一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料制造技术

本发明专利技术提供了一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料。其由薄膜型声学超材料、轴向磁场以及控制电路部分组成。所述的薄膜型声学超材料由天然橡胶薄膜、两片钕铁硼磁铁、亚克力环形框架组成，钕铁硼磁铁吸附在薄膜两侧既可以作为可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料的中心质量块，又可以作为轴向磁场的受力物，向轴向磁场通入电流，通过控制电流强度来改变钕铁硼磁铁受力，进而改变薄膜预张力，实现该材料隔声峰固有频率的定向调节。控制电路部分有声级计传感器、显示屏、电位器组成，当隔声峰频率因材料疲劳发生偏移时，通过声级计传感器接收到型号在显示屏上观察到，通过电位器改变输入电流强度来实现半自动控制。动控制。动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料


[0001]本专利技术涉及低频噪声控制的声学超材料
，具体为一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料。

技术介绍

[0002]随着城市的扩张，变电站也从郊区逐渐进入了城市，变电站噪声污染引起了越来越多的关注，变电站噪声频率主要集中在40
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120Hz，具有低频宽频的特点。而低频噪声由于波长较长，衰减较慢，控制低频噪声成为了一个颇具挑战性的问题。传统的隔声降噪材料受质量定律的限制，想要在低频范围内取得更好的隔声效果通常需要设计的较为厚重、复杂，应用收到了局限。而薄膜声学超材料由于具有更好的低频声学性能，因此在减振降噪领域被广泛研究。
[0003]杭锐等人针对低频噪声较难控制的问题，设计一种基于电磁力调谐的薄膜主动声学超材料，该结构由通电螺线管和边界固定、中心附加钕铁硼磁铁的薄膜等结构组成。通过数值模拟和实验对其声学性能进行详细分析，结果表明：该结构在100
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200Hz范围内具有较好的隔声性能。贺子厚等人针对低频噪声的隔离问题，设计了一种基于压电材料的可调控薄膜声学超材料，该材料由压电质量块嵌入弹性薄膜制成。建立了材料的有限元分析模型，实验结果表明：此声学超材料可以通过改变外接电路的参数来调整电路的共振频率，从而实现对隔声性能的调控。
[0004]然而，多数薄膜声学超材料的隔声频率大多为100Hz以上的频域，在20
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100Hz的频率范围内鲜有研究，但变电站设备等一些机械噪声主要集中在40<br/>‑
100Hz的低频段。且现有的薄膜声学超材料由于使用时长而产生疲劳导致了其隔声峰频率会发生偏移，使其降噪效果变差。因此，本申请设计了一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供了一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料，通过使用不同形状分布的钕铁硼磁铁与天然橡胶薄膜结合制成薄膜声学超材料，可以产生不同频率的隔声带隙，拓宽低频噪声控制范围。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料，包括薄膜型声学超材料、轴向磁场和控制电路；所述薄膜型声学超材料包括天然橡胶薄膜、两片钕铁硼磁铁和亚克力环形框架，所述天然橡胶薄膜借助螺丝固定在亚克力环形框架内，两片所述钕铁硼磁铁分别固定于天然橡胶薄膜中心两侧；所述轴向磁场包括通电螺线管和两块绝缘隔板片，两块所述绝缘隔板片位于通电螺线管两侧；所述控制电路包括有声级计传感器、显示屏和电位器，所述有声级计传感器借助串口与显示屏通信，电位器与通电螺线管的导线和直流电源串联；所述薄膜型声学超材料置于通电螺线管中心位置处，钕铁硼磁铁N极与通电螺线管N极方向一致。
[0007]进一步地，所述通电螺线管包括PVC管、漆包铜线和绝缘胶带，所述漆包铜线均匀
缠绕在PVC管上，所述绝缘胶带包覆在漆包铜线表面。
[0008]进一步地，所述天然橡胶薄膜半径为50mm，厚度为1.0
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1.5mm；所述钕铁硼磁铁半径为5
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7.5mm，厚度为1
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3mm；所述亚克力环形框架的内半径为50mm，外半径为60mm，厚度为3mm。
[0009]进一步地，所述PVC管内半径为60mm，外半径为62mm，长度为200mm，匝数为800匝。
[0010]进一步地，所述绝缘隔板片内半径62mm，外半径65mm，厚度为3mm，所述绝缘隔板片借助AB胶固定在通电螺线管两侧。
[0011]进一步地，所述电位器电流范围为0
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30A。
[0012]进一步地，所述钕铁硼磁铁形状为圆形。
[0013]本专利技术获得的有益效果为：本专利技术将薄膜声学超材料置于电流控制的轴向磁场中，给中心质量块施加一个轴向的磁力，用磁力来补充薄膜恢复力。通过声级计传感器实时监测薄膜声学超材料的隔声峰频率变化，使用电位器调节轴向磁场的电流强度，改变中心质量块受力，实现该材料隔声峰固有频率的定向调节，有效的缓解了材料疲劳导致的隔声峰频率偏移问题，达到半自动控制的效果。
[0014]本专利技术制备及结构简单，原材料易得，原料易得，可实现大规模生产。针对变电站50
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100Hz频率噪声，本专利技术具有优良的隔声效果，声传输损失达到了130dB，且根据不同的隔声特性要求，方便可调。
附图说明
[0015]图1为薄膜声学超材料示意图；
[0016]图2为薄膜声学超材料刨面图；
[0017]图3为一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料装置图；
[0018]图4为一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料装置刨面图；
[0019]图5为质量块厚度对薄膜声学超材料低频隔声特性的影响；
[0020]图6为薄膜厚度对薄膜声学超材料低频隔声特性的影响；
[0021]图7为质量块直径对薄膜声学超材料低频隔声特性的影响；
[0022]图8为谷值21Hz的半自动式薄膜声学超材料声强流线云图；
[0023]图9为峰值51Hz的半自动式薄膜声学超材料声强流线云图；
[0024]图10为谷值21Hz的半自动式薄膜声学超材料振型位移云图；
[0025]图11为峰值51Hz的半自动式薄膜声学超材料振型位移云图；
[0026]图12为不同电流强度下材料隔声曲线图；
[0027]其中：1
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钕铁硼磁铁；2
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天然橡胶薄膜；3
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亚克力环形框架；4
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通电螺线管；5
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电流流入方向；6
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电流流出方向；7
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电位器；8
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声级计传感器。
具体实施方式
[0028]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0029]如图1
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4所示，一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料，包括薄膜型声学超材料、轴向磁场和控制电路；所述薄膜型声学超材料包括天然橡胶薄膜2、两片钕铁
硼磁铁1和亚克力环形框架3，所述天然橡胶薄膜2借助螺丝固定在亚克力环形框架3内，两片所述钕铁硼磁铁1分别固定于天然橡胶薄膜2中心两侧；所述轴向磁场包括通电螺线管4和两块绝缘隔板片，两块所述绝缘隔板片位于通电螺线管4轴向两侧；所述控制电路包括有声级计传感器8、显示屏和电位器7，所述有声级计传感器8借助串口与显示屏通信，电位器7与通电螺线管4的导线和直流电源串联；所述薄膜型声学超材料置于通电螺线管4中心位置处，钕铁硼磁铁1N极与通电螺线管4N极方向一致。所述通电螺线管4包括PVC管、漆包铜线和绝缘胶带，所述漆包铜线均匀缠绕在PVC管上，所述绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料，其特征在于：包括薄膜型声学超材料、轴向磁场和控制电路；所述薄膜型声学超材料包括天然橡胶薄膜(2)、两片钕铁硼磁铁(1)和亚克力环形框架(3)，所述天然橡胶薄膜(2)借助螺丝固定在亚克力环形框架(3)内，两片所述钕铁硼磁铁(1)分别固定于天然橡胶薄膜(2)中心两侧；所述轴向磁场包括通电螺线管(4)和两块绝缘隔板片，两块所述绝缘隔板片位于通电螺线管(4)轴向两侧；所述控制电路包括有声级计传感器(8)、显示屏和电位器(7)，所述有声级计传感器(8)借助串口与显示屏通信，电位器(7)与通电螺线管(4)的导线和直流电源串联；所述薄膜型声学超材料置于通电螺线管(4)中心位置处，钕铁硼磁铁(1)N极与通电螺线管(4)N极方向一致。2.根据权利要求1所述一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声学超材料，其特征在于：所述通电螺线管(4)包括PVC管、漆包铜线和绝缘胶带，所述漆包铜线均匀缠绕在PVC管上，所述绝缘胶带包覆在漆包铜线表面。3.根据权利要求1所述一种可调控隔声峰值频率的半自动式薄膜声...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈传敏，乔钏熙，杜鹏宇，刘松涛，郭兆枫，贾文波，曹悦，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：