基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构及其制备方法技术

一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构及其制备方法。微穿孔板吸声器结构为亥姆霍兹共振器，包括压电材料制作的微穿孔板、刚性壁、背腔结构、网式刚性框架和电压激励电路系统；背腔结构对应于网式刚性框架的背腔，该背腔为活动式；每个微穿孔板的正反表面均设有导电材料涂层；各微穿孔板及刚性壁分别置于网式刚性框架中，并与背腔构建成多个吸声器结构模块；网式刚性框架由绝缘材料制作而成，各个吸声器结构模块分别通过独立的电压激励电路系统进行单独的电压激励，每个所述电压激励电路系统施加电压激励的个数均为一个或多个。本发明专利技术在优化吸声系数的同时，抑制压电材料微穿孔板自身噪声，并大幅增加吸声带宽。

【技术实现步骤摘要】
基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构及其制备方法
本专利技术涉及一种微穿孔板吸声器，尤其是一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构及其制备方法，属于声学

技术介绍
噪声污染是现代四大污染之一，会给人们的身体和心理带来严重的危害。因此噪声的控制问题越来越引起人们的普遍关注，如何降低噪声也称为人们的研究热点。目前控制噪声的方法主要分为三种，一是对噪声源进行控制，二是在噪声传播路径上采取控制措施，三是对接受者进行隔离，降低噪声对接受者的伤害。其中，在传播途径上对噪声加以控制是一种常用的、有效的措施，包括吸声、隔声、隔振、阻尼减振等，而利用吸声材料或吸声结构来吸收声能，降低噪声强度是目前噪声控制中常用的最简洁、有效的控制方法。常用的吸声材料主要分为多孔吸声材料和共振吸声结构两大类，多孔吸声材料包括泡沫类吸声材料和纤维类吸声材料，多孔吸声材料的吸声机理在于当声波进入材料孔隙后，引起孔隙中空气与孔壁的摩擦及材料的细小纤维振动导致的粘滞阻力，使声能转变为热能。多孔吸声材料的孔隙尺寸与高频声波的波长接近，一般在高频范围内吸声效果好，对低频吸声效果较差，而且多孔吸声材料不适用于高温高湿环境，卫生环保人士逐渐发现传统的纤维型吸声材料对人体有害，因此无需添加纤维吸声材料的微穿孔板引起人们的广泛关注。微穿孔板吸声体是由我国著名声学专家马大猷教授于1975年首次提出的，自提出以来，就以其结构简单、环境友好、质轻价廉、抗腐蚀等诸多优点被广泛应用于各种噪声控制问题中，如室内音效修饰、消声器、隔声屏障、声学窗户系统等。作为一种共振吸声结构，徼穿孔板吸声体的有效吸声范围一般在共振频率附近较窄的范围内，而单层微穿孔板吸声体一般只有一个共振吸声峰，因此其吸声带宽通常较窄，一般为个倍频程，使其不足以成为一个通用的降噪结构，大大限制了其在实际噪声控制问题中的应用。为改进微穿孔板吸声体的吸声性能，众多声学研究者做了大量探索研究。马大猷教授提出了双层微穿孔板吸声体，以克服单层微穿孔板吸声体只有一个共振吸声峰的缺陷，并给出了其垂直入射吸声系数的计算公式。同济大学声学所的学者盛胜我研究了在微穿孔板表面覆盖一层薄膜及背面紧贴吸声薄层的复合吸声结构，并对它们的声学特性进行了理论分析与计算。同济大学声学所的蔺嘉、王佐民等人研究了微穿孔板吸声体空腔中吸声材料的作用以及吸声侧壁对微穿孔板共振结构吸声性能的影响，结果表明由于空腔中的吸声材料改善了微穿孔板的末端福射阻抗以及空腔的声阻抗，从而对微穿孔板共振结构的吸声性能有一定的改善效果。然而此类复合共振吸声结构的工程成本一般较大，且使用的吸声材料一般为多孔吸声材料，仍然无法避免造成污染的严峻问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述不足，本专利技术提供一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构及其制备方法，该结构及方法不仅能够优化微穿孔板吸声器的吸声系数，抑制压电材料微穿孔板自身噪声，更能凭借其组合吸声体的优势大幅增加基于压电材料微穿孔板吸声器的吸声带宽，而且还能结合不同声源的指向性，在各个方向进行有针对性的模块设计，从而在不同方位不同角度实现按需降噪。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构，所述的微穿孔板吸声器结构为亥姆霍兹共振器，包括压电材料制作的微穿孔板、刚性壁以及背腔结构；还包括网式刚性框架和电压激励电路系统；所述的背腔结构对应于网式刚性框架的背腔，该背腔为活动式；每个微穿孔板的正反表面均设有导电材料涂层；各微穿孔板及刚性壁分别置于网式刚性框架中，并与背腔构建成多个吸声器结构模块；网式刚性框架由绝缘材料制作而成，各个吸声器结构模块分别通过独立的电压激励电路系统进行单独的电压激励，每个所述电压激励电路系统施加电压激励的个数均为一个或多个。一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构的制备方法，包括：步骤1、在压电材料的表面镀上导电材料涂层；步骤2、用上述已经镀好导电材料涂层的压电材料，分别制作同一孔径或复合孔径的微穿孔板，微穿孔板的形状及大小按需设计；步骤3、设计网式刚性框架，网式刚性框架的背腔为活动式，能自行调节，网口形状按需设计；步骤4、将微穿孔板及刚性壁安装在网式刚性框架上，形成多个吸声器结构模块，并在各个吸声器结构模块中加装电压激励电路系统，各电压激励电路系统互相独立并由直流电源供电。相比现有技术，本专利技术的一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构及其制备方法，将压电材料制作的微穿孔板分别置于网式刚性框架中，网式刚性框架由绝缘材料制作而成，通过电压激励电路系统分别对各个压电微穿孔板的压电材料进行电压激励，使之分别产生振动，并结合不同深度的背腔，来改变各个微穿孔板的声阻抗。特别是，本专利技术不仅可以优化微穿孔板吸声器的吸声系数，抑制PVDF微穿孔板自身噪声，大幅增加基于压电材料微穿孔板吸声器的吸声带宽，而且还能结合不同声源的指向性，在各个方向进行有针对性的模块设计，从而在不同方位不同角度实现按需降噪，在工程领域具有较好的应用价值和应用前景。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术一个实施例的结构示意图。图2是本专利技术一个实施例的结构示意图，其中省略了电压激励电路系统的展示。图中，11、21、微穿孔板，12、22、，网式刚性框架，121、含线路的刚性框架，13、23、刚性壁，14、电压激励电路系统，25、背腔。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。优选实施例一：在图1所示一个实施例中，一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构，所述的微穿孔板吸声器结构为亥姆霍兹共振器，包括压电材料制作的微穿孔板11、刚性壁13以及背腔结构；还包括网式刚性框架12和电压激励电路系统14；所述的背腔结构对应于网式刚性框架12的背腔，该背腔为活动式；微穿孔板的正反表面均设有导电材料涂层；两个微穿孔板11和七个刚性壁13分别置于网式刚性框架12中，并与两个背腔构建成两个吸声器结构模块；网式刚性框架12由绝缘材料制作而成，处于防护和美观考虑，导电线路可以设于网式刚性框架12内部，分别引向各吸声器结构模块的微穿孔板两侧。两个吸声器结构模块分别通过一个独立的电压激励电路系统14进行单独的电压激励，每个所述电压激励电路系统14施加电压激励的个数均为一个或多个，使之分别产生振动，并结合不同深度的背腔，来改变各个模块微穿孔板11的声阻抗。其中，所述的电压激励电路系统14包括信号发生器、功率放大器和变压器，信号发生器产生信号，通过功率放大器再由变压器加载到吸声器结构模块。更具体地，所述的电压激励电路系统14通过变压器直接与微穿孔板11的压电材料连接。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构，所述的微穿孔板吸声器结构为亥姆霍兹共振器，包括压电材料制作的微穿孔板(11、21)、刚性壁(13、23)以及背腔结构；其特征是：还包括网式刚性框架(12、22)和电压激励电路系统(14)；所述的背腔结构对应于网式刚性框架(12、22)的背腔(25)，该背腔(25)为活动式；每个微穿孔板(11、21)的正反表面均设有导电材料涂层；各微穿孔板(11、21)及刚性壁(13、23)分别置于网式刚性框架(12、22)中，并与背腔(25)构建成多个吸声器结构模块；网式刚性框架(12、22)由绝缘材料制作而成，各个吸声器结构模块分别通过独立的电压激励电路系统(14)进行单独的电压激励，每个所述电压激励电路系统(14)施加电压激励的个数均为一个或多个。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构，所述的微穿孔板吸声器结构为亥姆霍兹共振器，包括压电材料制作的微穿孔板(11、21)、刚性壁(13、23)以及背腔结构；其特征是：还包括网式刚性框架(12、22)和电压激励电路系统(14)；所述的背腔结构对应于网式刚性框架(12、22)的背腔(25)，该背腔(25)为活动式；每个微穿孔板(11、21)的正反表面均设有导电材料涂层；各微穿孔板(11、21)及刚性壁(13、23)分别置于网式刚性框架(12、22)中，并与背腔(25)构建成多个吸声器结构模块；网式刚性框架(12、22)由绝缘材料制作而成，各个吸声器结构模块分别通过独立的电压激励电路系统(14)进行单独的电压激励，每个所述电压激励电路系统(14)施加电压激励的个数均为一个或多个。


2.根据权利要求1所述的一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构，其特征是：所述的电压激励电路系统(14)包括信号发生器、功率放大器和变压器，信号发生器产生信号，通过功率放大器再由变压器加载到吸声器结构模块。


3.根据权利要求2所述的一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构，其特征是：所述的电压激励电路系统(14)由网式刚性框架(12、22)内部供线。


4.根据权利要求2所述的一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构，其特征是：所述的电压激励电路系统(14)通过变压器直接与微穿孔板的压电材料连接。


5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于压电材料的组合式微穿孔板吸声器结构，其特征是：加载到各个所述吸声器结构模块的电压频率范围都是1Hz-10kHz的单频或多频的交流激励信号。
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐贺，孔德义，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34