本發(fā)明涉及建筑聲學(xué)與設(shè)備噪聲控制，具體涉及一種可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
1、穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)是建筑聲學(xué)和工業(yè)噪聲控制中廣泛應(yīng)用的一種共振吸聲結(jié)構(gòu)，通常由穿孔面板與其后方的封閉或半封閉背腔構(gòu)成。其吸聲機(jī)理源于亥姆霍茲共振效應(yīng)：聲波通過面板微孔進(jìn)入背腔，引起腔內(nèi)空氣與孔頸處空氣柱的共振，通過摩擦耗散聲能。系統(tǒng)的吸聲性能由等效表面聲阻抗決定，而等效表面聲阻抗又與穿孔板的幾何參數(shù)（孔徑、穿孔率、板厚）及背腔深度密切相關(guān)。
2、在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一旦穿孔板和背腔的幾何尺寸確定，其吸聲頻譜便固定不變，只能針對(duì)特定頻率取得較好的吸聲效果；然而，實(shí)際噪聲源往往具有時(shí)變特性，例如機(jī)場塔臺(tái)受到不同機(jī)型起降噪聲的影響，工業(yè)風(fēng)機(jī)因轉(zhuǎn)速變化導(dǎo)致噪聲主頻漂移；因此，固定參數(shù)的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)難以在寬頻帶或變工況下始終保持優(yōu)異的吸聲性能。
3、為了調(diào)節(jié)穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性，現(xiàn)有技術(shù)提出了多種改進(jìn)方案：
4、1.改變背腔深度：通過機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)背腔的深度，從而改變共振頻率。例如，采用可移動(dòng)的背板或插入不同深度的腔體插件；此類方法雖然可以實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)，但通常為有級(jí)調(diào)節(jié)，且需要較大的操作空間，難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)連續(xù)變化。
5、2.改變穿孔板參數(shù)：如更換不同穿孔率的面板或使用可變開孔率的穿孔板（如滑動(dòng)孔板）；這類方式同樣存在調(diào)節(jié)離散、需人工拆裝或機(jī)械復(fù)雜度高的問題，無法在線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
6、3.附加吸聲材料：在背腔內(nèi)填充不同種類或厚度的多孔吸聲材料，以改變系統(tǒng)的阻尼特性；但材料的更換或位置調(diào)整通常需要拆解結(jié)構(gòu)，且調(diào)節(jié)范圍有限。
7、4.移動(dòng)吸聲材料的面積調(diào)節(jié)型結(jié)構(gòu)：近年來出現(xiàn)了一些通過移動(dòng)吸聲材料來改變總吸聲量的結(jié)構(gòu)，例如用于廳堂音質(zhì)調(diào)節(jié)的卷簾式吸聲結(jié)構(gòu)。該類結(jié)構(gòu)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有流阻率梯度的柔性卷簾上下移動(dòng)，改變卷簾在墻壁上的覆蓋面積，從而調(diào)節(jié)房間的混響時(shí)間；然而，這種結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)機(jī)制是“面積變化型”，即通過改變參與吸聲的材料面積來調(diào)節(jié)總吸聲量，其材料在移動(dòng)過程中部分卷起、部分暴露，無法實(shí)現(xiàn)局部表面聲阻抗的精細(xì)調(diào)控，且不適用于與穿孔板耦合的共振吸聲系統(tǒng)。
8、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)缺乏一種能夠在保持穿孔板與背腔結(jié)構(gòu)不變的前提下，實(shí)現(xiàn)等效表面聲阻抗連續(xù)、精細(xì)化調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)；因此，亟需一種新型穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，以適用于需要局部阻抗匹配優(yōu)化的場景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供了一種可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，解決了局部表面聲阻抗難以調(diào)控的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
3、提供一種可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其包括穿孔面板，穿孔面板的背面設(shè)置有腔體，腔體內(nèi)設(shè)置有柔性吸聲層，柔性吸聲層平行并始終覆蓋穿孔面板的背面，柔性吸聲層在長度方向上不同區(qū)域的流阻率分布不同，柔性吸聲層與卷軸組件連接，以驅(qū)使柔性吸聲層沿長度方向平移，并通過柔性吸聲層的不同流阻率區(qū)域與穿孔面板的背面相對(duì)應(yīng)，以調(diào)節(jié)穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的等效表面聲阻抗。
4、進(jìn)一步地，柔性吸聲層的兩端分別從腔體的兩側(cè)穿出，卷軸組件包括固定在腔體兩側(cè)的卷軸，柔性吸聲層的兩端分別正、反向的固定繞設(shè)兩個(gè)卷軸上，兩個(gè)卷軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)連接，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)使兩個(gè)卷軸同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
5、進(jìn)一步地，流阻率沿柔性吸聲層的長度方向呈梯度變化或分段變化。
6、進(jìn)一步地，柔性吸聲層由阻性吸聲材料制成。
7、進(jìn)一步地，阻性吸聲材料為無紡布，流阻率分布通過改變?nèi)嵝晕晫釉陂L度方向上不同區(qū)域處的材料克重、針刺密度或材料層數(shù)中的至少一種方式實(shí)現(xiàn)。
8、進(jìn)一步地，腔體內(nèi)排列有若干導(dǎo)向支撐滾筒，且若干導(dǎo)向支撐滾筒均與柔性吸聲層遠(yuǎn)離穿孔面板的表面滾動(dòng)配合。
9、進(jìn)一步地，腔體為封閉或半封閉腔體，并與穿孔面板共同形成共振吸聲結(jié)構(gòu)。
10、進(jìn)一步地，穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)還包括噪聲傳感器，噪聲傳感器和卷軸組件均與控制器電性連接，控制器根據(jù)噪聲傳感器采集的環(huán)境噪聲信號(hào)控制卷軸組件驅(qū)動(dòng)柔性吸聲層對(duì)應(yīng)的流阻率區(qū)域與穿孔面板的背面相對(duì)應(yīng)。
11、本發(fā)明的有益效果為：
12、1.本方案通過平移始終覆蓋穿孔面板背面并具有梯度或分段流阻率分布的柔性吸聲層，改變材料不同流阻率區(qū)域在穿孔面板背面的對(duì)應(yīng)位置，實(shí)現(xiàn)等效表面聲阻抗的連續(xù)精細(xì)化調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)精度高，能夠滿足不同頻率下的阻抗匹配需求。
13、2.本方案在不改變穿孔面板及背腔幾何參數(shù)的前提下即可調(diào)節(jié)吸聲性能，無需改變主體結(jié)構(gòu)，適用于現(xiàn)有設(shè)備的改造，成本低且安裝方便。
14、3.本方案通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)、噪聲傳感器與控制器的配合，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)跟蹤噪聲頻譜的變化，優(yōu)化阻抗匹配，顯著提升變工況下的降噪效果，確保噪聲主頻漂移時(shí)吸聲峰值快速跟隨。
15、4.本方案的卷軸組件可對(duì)柔性吸聲層的兩端進(jìn)行同步收放，并收納于腔體兩側(cè)，其結(jié)構(gòu)緊湊，不占用額外空間；導(dǎo)向支撐滾筒保證了柔性吸聲層的平穩(wěn)移動(dòng)，避免出現(xiàn)褶皺，以保證聲學(xué)性能穩(wěn)定。
16、5.本方案適用范圍廣，特別適用于需要局部阻抗控制的場景，如機(jī)場塔臺(tái)控制臺(tái)、工業(yè)風(fēng)機(jī)管道、可變聲學(xué)內(nèi)飾、建筑聲學(xué)中的可變吸聲表面等。
1.一種可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括穿孔面板，所述穿孔面板的背面設(shè)置有腔體，所述腔體內(nèi)設(shè)置有柔性吸聲層，所述柔性吸聲層平行并始終覆蓋穿孔面板的背面，所述柔性吸聲層在長度方向上不同區(qū)域的流阻率分布不同，所述柔性吸聲層與卷軸組件連接，以驅(qū)使柔性吸聲層沿長度方向平移，并通過柔性吸聲層的不同流阻率區(qū)域與穿孔面板的背面相對(duì)應(yīng)，以調(diào)節(jié)穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的等效表面聲阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柔性吸聲層的兩端分別從腔體的兩側(cè)穿出，所述卷軸組件包括固定在腔體兩側(cè)的卷軸，所述柔性吸聲層的兩端分別正、反向的固定繞設(shè)兩個(gè)卷軸上，兩個(gè)所述卷軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)連接，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)使兩個(gè)卷軸同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述流阻率沿柔性吸聲層的長度方向呈梯度變化或分段變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柔性吸聲層由阻性吸聲材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述阻性吸聲材料為無紡布，所述流阻率分布通過改變?nèi)嵝晕晫釉陂L度方向上不同區(qū)域處的材料克重、針刺密度或材料層數(shù)中的至少一種方式實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述腔體內(nèi)排列有若干導(dǎo)向支撐滾筒，且若干導(dǎo)向支撐滾筒均與柔性吸聲層遠(yuǎn)離穿孔面板的表面滾動(dòng)配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述腔體為封閉或半封閉腔體，并與穿孔面板共同形成共振吸聲結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)等效表面聲阻抗的穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括噪聲傳感器，所述噪聲傳感器和卷軸組件均與控制器電性連接，所述控制器根據(jù)噪聲傳感器采集的環(huán)境噪聲信號(hào)控制卷軸組件驅(qū)動(dòng)柔性吸聲層對(duì)應(yīng)的流阻率區(qū)域與穿孔面板的背面相對(duì)應(yīng)。