一种深度亚波长的多谐频声吸收体的制作方法

本发明属于声学降噪，具体涉及一种深度亚波长的多谐频声吸收体。

背景技术：

1、低频噪声已然成为当下最为严重的环境问题之一，低频噪声控制也是声学界的一个重要课题，同时亦是一个具有挑战性的难题。传统的多孔吸声材料受限于线性响应理论，使得低频声波的吸收需要大面度的材料，使得多孔吸声材料吸收有限空间的低频噪声极为低效。此外，针对大型服务器、机动车等产生噪声除了基频，还伴随谐频噪声这一问题，构建能同时消除基频和谐频噪声的超薄型声吸收体也是一个重要课题。

2、近年来，声学超材料的出现为低频声波的吸收提供了可行的解决方案。声学超材料通过共振器将声能局域在有限空间中，提高声波的局域能量密度，从而可突破线性响应理论的限制。局域的能量通过声波与结构之间摩擦损耗以及分子的弛豫过程将声能转化成热能耗散。然而，现有的超材料吸收体的单个共振单元如亥姆霍兹共振器只能在某个基频( f0)激发一个共振模态；而法布里-珀罗共振器亦只能激发单极子共振模式，而缺乏在偶数倍基频(2n  f0, n=1, 2, 3…) 激发偶极子共振模式，从而无法同时兼顾吸收基频和偶倍频的低频噪声。

3、鉴于此，本发明为解决上述问题，设计一种深度亚波长的多谐频声吸收体。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是针对目前技术中的不足，提供了一种能够同时兼顾吸收基频和偶倍频的低频噪声的深度亚波长的多谐频声吸收体。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种深度亚波长的多谐频声吸收体，包括多个吸声胞元，所述吸收胞元包括内嵌迷宫通道的双通道mie共振器；所述双通道mie共振器包括前面板、后面板、侧面板、顶板以及隔板；所述前面板和后面板相对设置，所述前面板和后面板的两侧连接有侧面板，所述前面板、后面板和侧面板的上方连接有顶板，所述后面板和前面板之间连接有隔板；所述前面板的高度w小于后面板和侧面板的高度h，从而使得前面板下方形成一个外部通道；所述隔板形成迷宫通道，所述迷宫通道的顶部和底部均开设有相同的开口，用于声波在迷宫通道内部传输，进而产生单极子和偶极子共振模式。

3、进一步的，所述双通道mie共振器采用环形结构或者方形结构。

4、进一步的，所述双通道mie共振器由3d打印或注塑加工而成，或者所述双通道mie共振器由木质材料、金属材料加工得到。

5、进一步的，所述前面板、后面板、侧面板、顶板和隔板的厚度均为1~2 mm。

6、进一步的，所述开口到顶板的距离为 wz=20~28 mm，所述隔板的最外层与侧面板的距离 wy=20~40 mm。

7、进一步的，所述迷宫通道的宽度为 w=8~12 mm，迷宫通道的厚度为 tp=13~22 mm。

8、进一步的，所述双通道mie共振器厚度为 t=15~25 mm。

9、进一步的，所述前面板为一矩形板，其宽度和高度均为 w=160~200 mm；所述后面板为一矩形板，其宽度为 w=160~200 mm、高度为 h=170~230 mm。

10、有益效果：本发明的吸收体通过多个结构相同的共振器单元阵列化形成，该双通道mie共振器可激发单极子和偶极子模式，从而可实现深度亚波长的基频和二倍频的完美吸收；该吸收体在基频160 hz处的仿真和实验的吸收系数分别为99.7%和97.7%；偶倍频320hz处的仿真和实验的吸收系数分别为98.6%和98.5%。且该情形下吸收体的厚度(19 mm)仅为相应工作波长的1/112.8和1/56.4倍；本发明具备深度亚波长、多谐频吸收等特性，为低频噪声控制提供了一种可行办法。

技术特征：

1.一种深度亚波长的多谐频声吸收体，其特征在于：包括多个吸声胞元，所述吸收胞元包括内嵌迷宫通道（8）的双通道mie共振器；所述双通道mie共振器包括前面板（1）、后面板（2）、侧面板（3）、顶板（5）以及隔板（6）；所述前面板（1）和后面板（2）相对设置，所述前面板（1）和后面板（2）的两侧连接有侧面板（3），所述前面板（1）、后面板（2）和侧面板（3）的上方连接有顶板（5），所述后面板（2）和前面板（1）之间连接有隔板（6）；所述前面板（1）的高度w小于后面板（2）和侧面板（3）的高度h，从而使得前面板（1）下方形成一个外部通道（7）；所述隔板（6）形成迷宫通道（8），所述迷宫通道（8）的顶部和底部均开设有相同的开口（9），用于声波在迷宫通道（8）内部传输，进而产生单极子和偶极子共振模式。

2.根据权利要求1所述的一种深度亚波长的多谐频声吸收体，其特征在于：所述双通道mie共振器采用环形结构或者方形结构。

3.根据权利要求1所述的一种深度亚波长的多谐频声吸收体，其特征在于：所述双通道mie共振器由3d打印或注塑加工而成，或者所述双通道mie共振器由木质材料、金属材料加工得到。

4.根据权利要求1所述的一种深度亚波长的多谐频声吸收体，其特征在于：所述前面板（1）、后面板（2）、侧面板（3）、顶板（5）和隔板（6）的厚度均为1~2 mm。

5.根据权利要求1所述的一种深度亚波长的多谐频声吸收体，其特征在于：所述开口（9）到顶板（5）的距离为wz=20~28 mm，所述隔板（6）的最外层与侧面板（3）的距离wy=20~40mm。

6.根据权利要求1所述的一种深度亚波长的多谐频声吸收体，其特征在于：所述迷宫通道（8）的宽度为w=8~12 mm，迷宫通道（8）的厚度为tp=13~22 mm。

7.根据权利要求1所述的一种深度亚波长的多谐频声吸收体，其特征在于：所述双通道mie共振器厚度为t=15~25 mm。

8.根据权利要求1所述的一种深度亚波长的多谐频声吸收体，其特征在于：所述前面板（1）为一矩形板，其宽度和高度均为w=160~200 mm；所述后面板（2）为一矩形板，其宽度为w=160~200 mm、高度为h=170~230 mm。

技术总结
本发明属于声学降噪技术领域，具体涉及一种深度亚波长的多谐频声吸收体。本发明的吸收体通过多个结构相同的共振器单元阵列化形成，该双通道Mie共振器可激发单极子和偶极子模式，从而可实现深度亚波长的基频和二倍频的完美吸收；该吸收体在基频160 Hz处的仿真和实验的吸收系数分别为99.7%和97.7%；偶倍频320 Hz处的仿真和实验的吸收系数分别为98.6%和98.5%。且该情形下吸收体的厚度(19 mm)仅为相应工作波长的1/112.8和1/56.4倍；本发明具备深度亚波长、多谐频吸收等特性，为低频噪声控制提供了一种可行办法。

技术研发人员：龙厚友,刘晓峻,狄敏,姚志强,陆章其
受保护的技术使用者：南京南大电子智慧型服务机器人研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12