一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面。通过构成多层内嵌式的微缝共振吸声器，以多层内嵌式的微缝共振吸声器的前两阶共振频率实现了双频准完美声吸收，并通过用多个内嵌隔板将微缝共振器的内部空气域分隔开以增加声传播距离，该双频抗非线性吸声超表面提升了在高声强环境下吸声性能的稳健性，并提升了抗非线性性能。并提升了抗非线性性能。并提升了抗非线性性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面


[0001]本专利技术涉及双频抗非线性吸声
，尤其涉及一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面。

技术介绍

[0002]传统吸声材料，如多孔材料等，由于其固有损耗较小，难以在亚波长尺度内高效地控制低频噪声。基于局域共振结构的低频吸声超表面为在深亚波长尺度内高效地控制低频噪声提供了一个有效解决方案，其通过共振以增大能量密度进而增强其低频吸声性能。
[0003]在现有技术中，通常利用串联或并联多个谐振器以增加吸声超表面低频吸声频带。Gai和Liu分别利用并联和串联以拓宽吸声超表面的吸声带宽。
[0004]但是，现有技术仍存在如下缺陷：这些方法仅利用了局域共振结构的一阶峰值频率，吸声频带较窄。
[0005]因此，当前需要一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面，从而克服现有技术中存在的上述缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面，从而提升在高声强环境下吸声性能的稳健性。
[0007]本专利技术一实施例提供一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面，所述吸声超表面包括预设数量的微缝共振吸声器及空腔，所有微缝共振吸声器均内嵌于所述空腔中，且所有微缝共振吸声器均布置于同一中轴线上；其中，相邻两个微缝共振吸声器之间的间隔相等，且相邻两个微缝共振吸声器的开口方向之间呈预设的间隔角度。
[0008]作为上述方案的改进，所述预设数量的范围为3
‑
8个。
[0009]作为上述方案的改进，所述间隔角度为180
°
。
[0010]作为上述方案的改进，所述微缝共振吸声器的长度和宽度相等。
[0011]作为上述方案的改进，所有微缝共振吸声器均具有相等的微缝宽度。
[0012]作为上述方案的改进，所述吸声超表面的高度的范围为10mm
‑
50mm。
[0013]作为上述方案的改进，所述微缝共振吸声器还包括连接缝，所述连接缝的长度的范围为1mm
‑
4mm。
[0014]作为上述方案的改进，所述微缝共振吸声器还包括中间空气层，所述中间空气层的宽度的范围为1mm
‑
4mm。
[0015]与现有技术相比，本技术方案存在如下有益效果：
[0016]本专利技术提供了一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面，通过构成多层内嵌式的微缝共振吸声器，以多层内嵌式的微缝共振吸声器的前两阶共振频率实现了双频准完美声吸收，并通过用多个内嵌隔板将微缝共振器的内部空气域分隔开以增加声传播距离，该双频抗非线性吸声超表面提升了在高声强环境下吸声性能的稳健性，并提升
了抗非线性性能。
附图说明
[0017]图1是本专利技术一实施例提供的一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术一实施例提供的一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面的吸声系数仿真结果图；
[0019]图3是本专利技术一实施例提供的一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面的白噪声激励工况和单频正弦波激励工况的入射声压级谱；
[0020]图4是针对本专利技术一实施例提供的一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面的、以一阶峰值频率最大入射声压级123dB为声源激励的抗非线性吸声特性的实验结果。
具体实施方式
[0021]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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]具体实施例一
[0023]本专利技术实施例首先描述了一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面。图1是本专利技术一实施例提供的一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面的结构示意图。
[0024]多层内嵌式结构可以将内层腔体分隔为多个声传播通道，并增加声传播距离，等效为减小弹簧质量系统的刚度以减小各阶模态频率(根据电力声类比)。
[0025]所述吸声超表面包括预设数量的微缝共振吸声器及空腔，所有微缝共振吸声器均内嵌于所述空腔中，且所有微缝共振吸声器均布置于同一中轴线上；其中，相邻两个微缝共振吸声器之间的间隔相等，且相邻两个微缝共振吸声器的开口方向之间呈预设的间隔角度。如图1所示，多层内嵌式微缝共振吸声器结构单元的长度和宽度相等，且均为L；多层内嵌式微缝共振吸声器结构高度为H；所有微缝共振吸声器的微缝宽度相等，均为w
c
；不同微缝共振吸声器之间间距相等，且形成的中间空气层宽度为w；所有构成微缝共振吸声器的板厚度相等且均为l
c
。
[0026]在一个实施例中，所述预设数量的范围为3
‑
8个。在一个实施例中，所述间隔角度为180
°
(即，两个相邻微缝共振吸声器之间相对开口或相背开口)。在一个实施例中，所述微缝共振吸声器的长度和宽度相等。在一个实施例中，所有微缝共振吸声器均具有相等的微缝宽度。
[0027]多层互相连通的空气层含有多个连接缝，使得质点振动能量分散于多个连接缝，降低了各连接缝的峰值质点振速；在此基础上，内嵌空气层增大了声波能量传播距离，增加了声能耗散量，进一步降低峰值质点振速。多层内嵌式结构的高度最佳尺寸范围应在10mm至50mm之间，连接缝最佳尺寸范围应在1mm至5mm之间，连接缝长度最佳尺寸范围应在1mm至
4mm之间，中间空气层长度最佳尺寸范围应在50mm至110mm之间，中间空气层宽度最佳尺寸范围应在1mm至4mm之间。即，在一个实施例中，所述吸声超表面的高度的范围为10mm
‑
50mm；在一个实施例中，所述微缝共振吸声器还包括连接缝，所述连接缝的长度的范围为1mm
‑
4mm；在一个实施例中，所述微缝共振吸声器还包括中间空气层，所述中间空气层的宽度的范围为1mm
‑
4mm。
[0028]在实际应用时，用多个内嵌隔板将微缝共振器的内部空气域分隔开即可构成多层内嵌式微缝共振器。其内部空气域被分割为多个内嵌空气层，并由多个连接缝依次相连。作为实施案例，设计了H为20mm，L为68mm，连接缝宽度为4mm，连接缝长度为2mm，通道宽度w为5mm，层数为5的双频吸声超表面。利用商业多物理场耦合有限元仿真软件COMSOL中压力声学模块仿真计算其吸声系数，其热粘性损失由狭窄区域声学模块贡献，仿真结果如图2所示。在50
‑
700Hz范围内，所设计的双频吸声超表面在198Hz和608Hz处吸声系数大于0.95，达到了双频准完美吸声。此外，还进行了声学模态分析。所设计的双频吸声超表面的前两个模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面，其特征在于，所述吸声超表面包括预设数量的微缝共振吸声器及空腔，所有微缝共振吸声器均内嵌于所述空腔中，且所有微缝共振吸声器均布置于同一中轴线上；其中，相邻两个微缝共振吸声器之间的间隔相等，且相邻两个微缝共振吸声器的开口方向之间呈预设的间隔角度。2.根据权利要求1所述的基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面，其特征在于，所述预设数量的范围为3
‑
8个。3.根据权利要求2所述的基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面，其特征在于，所述间隔角度为180
°
。4.根据权利要求3所述的基于多层内嵌微缝共振器的双频抗非线性吸声超表面，其特征在于，所述微缝共振吸声器的长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，李林勇，王一凡，孙威，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：