一种轻质复合声学超构屏障吸声板的制作方法

本发明涉及一种吸声构件，具体涉及一种轻质复合声学超构屏障吸声板。

背景技术：

1、随着我国轨道交通公路覆盖率和车流量不断增加，交通噪声污染给沿线居民带来严重影响。目前通常采用在轨道及公路两侧设置声屏障来改善轨道交通产生的噪声问题。声屏障的降噪原理是通过在声源与受声点之间设置面密度足够的材料板或墙体，通过吸收与阻隔方式以使声波衰减。声屏障经过近30年的发展衍生出了多种形态，按屏体材料，可分为混凝土类型、木质类型、合成材料型、金属板型(如穿孔板、微穿孔板、复合彩钢板等)。

2、目前，声屏障多为阻抗复合型，屏体一般由穿孔板、吸声材料和隔声背板组成，隔声背板通常为高密度重质层材料。由于中低频噪声的绕射效应较强，现有声屏障对于该频段噪声的衰减效果不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种轻质复合声学超构屏障吸声板，通过替换屏体内水泥板、石膏板等重质层材料，拓宽声屏障的降噪频带与轻量化设计。本发明不仅满足了声屏障宽频降噪与轻量化设计新需求，而且具备装配便捷与普适性，可封装于现有大多数声屏障屏体内，具有广泛的应用前景。

2、声学超构材料通过人工结构设计对声波的传播进行调控，从而实现如反常折射与反射、声全息以及多腔型完美吸声体等，声学超构材料的快速发展为声屏障的低频降噪性能提供了可能性。设计人基于弱耦合、局域共振等耗能机制和阻抗匹配原理，将传统多孔声学材料与多腔型声学超构材料组合匹配，能实现低频宽带吸声效果。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

4、一种轻质复合声学超构屏障吸声板，包括屏体外壳，以及插设在屏体外壳内部的超构复合吸声构件；

5、所述的超构复合吸声构件包括声学超构材料板和传统吸声材料板；所述声学超构材料板安装在屏体外壳内远离声源的一侧；所述声学超构材料板朝向声源的板面上设有超构吸声孔。

6、特别的，超构复合吸声构件由声学超构材料板与传统吸声材料复合匹配设计，声学超构材料板和传统吸声材料板之间的间距大于等于0。也就是说，装配时，传统吸声材料可贴敷于声学超构材料板表面，亦可与声学超构材料板之间留有一定厚度的空腔层。

7、在本发明的一个实施例中，所述的屏体外壳包括平行布置的隔声背板和打孔面板，以及用于连接二者的侧壁板；所述的屏体外壳两端还设有用于固定超构复合吸声构件的限位龙骨。具体而言，所述限位龙骨对称固定于屏体内部上下端，不限于焊接、铆接、螺栓连接等，亦或限位龙骨固定于超构复合吸声构件上下侧。所述限位龙骨的宽度等于屏体内腔厚度，长度等于屏体内腔长度；限位插槽宽度等于超构复合吸声构件的厚度，高度不应超过20mm。所述超构复合吸声构件由声学超构材料板与传统吸声材料复合匹配设计，以抽插方式安装于上下限位龙骨插槽内；亦或预先将限位龙骨与超构复合吸声构件构成装配体，对其实施一体式安装。

8、优选地，声学超构材料板的长宽与单个屏体隔音背板长宽尺寸一致，配合装配在屏体内部，声学超构材料板的厚度与限位龙骨插槽的宽度相同。

9、优选地，声学超构材料板由耐火防腐蚀类金属薄板材料制备，如铝、铝合金薄板等材料，薄板厚度小于1mm。

10、在本发明的一个实施例中，所述的传统吸声材料板与打孔面板之间设有纱网。

11、在本发明的一个实施例中，所述纱网的厚度小于0.5mm。

12、在本发明的一个实施例中，所述传统吸声材料板为玻璃棉板，玻璃棉板长宽尺寸与声学超构材料板长宽相同。

13、在本发明的一个实施例中，用于超构声屏障的所述声学超构材料板由耐火防腐蚀类金属薄板材料制成，如铝、铝合金薄板等材料，薄板厚度小于1mm。

14、在本发明的一个实施例中，所述声学超构材料板由多种结构参数腔型的声学超构单元拼接构成。具体而言，所述声学超构材料板由多种结构参数的声学超构单元以串联和/或并联方式拼接构成大尺寸装配体，装配于屏体内隔声背板一侧，其表面的超构吸声孔面向打孔面板侧，用于吸收来自于轨道或路面的辐射噪声。

15、优选地，声学超构单元的结构参数不尽相同，以轨道或路面辐射噪声频率为目标降噪频段，设计功能基元模型，序构设计出多参数超构吸声腔体谐振声学超构单元构型。

16、在本发明的一个实施例中，所述声学超构材料板中每个声学超构单元的厚度不完全相同。也就是说，在指定超构复合吸声构件装配空间厚度时，构成声学超构材料板的每个声学超构单元的厚度可以不同，覆盖于其表面的传统吸声材料层也可随之不均厚，声学超构单元与传统吸声材料层两者构成嵌套式装配。

17、在本发明的一个实施例中，所述声学超构单元包括超构隔声背板、超构面板、超构隔板、超构吸声腔体；所述超构吸声孔设置在超构面板表面。具体而言，所述腔型声学超构单元由多种介观尺度的超构吸声腔体功能基元序构设计而成，声学超构单元包括超构隔声背板、超构面板、超构隔板、超构吸声腔体与超构面板表面的超构吸声孔。

18、在本发明的一个实施例中，所述超构吸声孔的截面为圆形或多边形。具体而言，所述声学超构单元表面的吸声孔位于其对应超构吸声腔体的下端，便于自排水。

19、优选地，超构吸声腔体的截面为正方形或长方形，腔体分布应尽量简单，易于成型制备。

20、在本发明的一个实施例中，所述超构吸声单元的超构吸声腔体由超构隔板有序分割而成，以串联和/或并联组合方式分布在声学超构材料板内。

21、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

22、(1)本发明设计的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，将设有超构吸声腔体的声学超构材料板替换屏体内水泥板、石膏板等重质层材料，在拓宽声屏障的降噪频带的基础上，实现了轻量化设计。

23、(2)本发明不仅满足了声屏障宽频降噪与轻量化设计新需求，而且具备装配便捷与普适性，可封装于现有大多数声屏障屏体内，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，包括屏体外壳，以及插设在屏体外壳内部的超构复合吸声构件；

2.根据权利要求1所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，所述的屏体外壳包括平行布置的隔声背板(1)和打孔面板(2)，以及用于连接二者的侧壁板(7)；所述的屏体外壳两端还设有用于固定超构复合吸声构件的限位龙骨(3)。

3.根据权利要求1所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，所述的传统吸声材料板(5)与打孔面板(2)之间设有厚度小于0.5mm的纱网(6)。

4.根据权利要求1所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，所述传统吸声材料板(5)为玻璃棉板。

5.根据权利要求1所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，用于超构声屏障的所述声学超构材料板(4)由厚度小于1mm的耐火防腐蚀类金属薄板材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，所述声学超构材料板(4)由声学超构单元拼接构成。

7.根据权利要求6所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，所述声学超构材料板(4)中每个声学超构单元的厚度不完全相同。

8.根据权利要求6所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，所述的声学超构单元包括超构隔声背板(4a)、超构面板(4b)、超构隔板(4c)、超构吸声腔体(4d)；所述超构吸声孔(4e)设置在超构面板(4b)表面。

9.根据权利要求8所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，所述超构吸声孔(4e)的截面为圆形或多边形。

10.根据权利要求8所述的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，其特征在于，所述超构吸声腔体(4d)由超构隔板(4c)有序分割而成，以串联和/或并联组合分布在声学超构材料板(4)内。

技术总结
本发明涉及一种轻质复合声学超构屏障吸声板，包括屏体外壳，以及插设在屏体外壳内部的超构复合吸声构件；所述的超构复合吸声构件包括声学超构材料板(4)和传统吸声材料板(5)；所述声学超构材料板(4)安装在屏体外壳内远离声源的一侧；所述声学超构材料板(4)朝向声源的板面上设有超构吸声孔(4e)。与现有技术相比，本发明设计的一种轻质复合声学超构屏障吸声板，将设有超构吸声腔体的声学超构材料板替换屏体内水泥板、石膏板等重质层材料，在拓宽声屏障的降噪频带的基础上，实现了轻量化设计。

技术研发人员：刘艳,李秋彤,周国建,罗伟,李炜融,刘俊江
受保护的技术使用者：上海材料研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16