一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器及其消声方法与流程

本发明涉及吸声装置，尤其涉及一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器及其消声方法。

背景技术：

1、在工业和建筑领域中，各种类型的风机设备被频繁使用，该类设备在运行过程中产生振动和噪声，这类振动噪声由设备或结构本身发出，通过风管结构传播，产生二次噪声。另一方面，由于风管排布不合理，风管弯头、三通等结构产生气流再生噪声。在很多情况向下，通风设备直接通过风管连接住户各个室内，由于设备工作时产生的噪声未经有效消声处理，直接通过风管结构传播到室内，造成噪声污染，对生活环境的舒适性产生了极大的影响。

2、随着人们对工作、生活环境的舒适性要求不断提高，所用通风设备越来愈多，设备运行必然产生噪声，它已成为影响人们居住环境的大问题。同时人们对于生活质量要求的不断提高，需要解决的噪音问题越来越多。

3、市面上消声器的类型有很多，现有阻性消声器的吸声材料主要有聚酯纤维、岩棉、矿棉、玻璃丝绵、聚氨酯泡沫等。该类消声器主要针对中高频噪声具有较好吸声性能，而对低频的吸声效果不佳，通常通风设备的运行噪声主要为中低频，使用目前市场上的消声器无法满足需求，即使安装了消声器仍然存在噪声困扰。无法彻底解决噪音问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器及其消声方法，在对中高频噪声具有较好的吸声性能的前提下，对中低频噪声也具有良好的吸声效果。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，包括：消声器主体，所述消声器主体由依次连接的中高频消声段、信号检测控制段和低频消声段构成，所述消声器主体的中部贯穿设置有消声通道。

3、所述低频消声段包括设置在消声通道周侧的薄膜共振器；所述薄膜共振器包括第一腔室、薄膜、活动板和控制装置，所述第一腔室靠近消声通道的一侧设置有第一开口，所述第一开口覆盖并固定连接有薄膜，所述活动板滑动安装在第一腔室内，所述活动板、第一腔室和薄膜构成第一共振腔，所述控制装置安装在活动板远离第一开口的一侧，用于调节活动板的位置，调整第一共振腔的体积。

4、所述信号检测控制段包括用于检测声波信号的声传感器、将声波信号转换为频率信号的声波处理装置和处理频率信号的信号处理装置，所述声传感器设置在消声通道内，所述声传感器、声波处理装置、信号处理装置和控制装置电连接。

5、优选的，所述第一开口的形状为正多边形，所述活动板的周侧固定连接有第一密封圈，所述第一腔室远离第一开口的一侧开设有第二开口，所述第二开口的边缘设置有第二密封圈，所述活动板靠近第二开口的一侧固定连接有推杆，所述推杆穿过第二开口且与第二密封圈的内圈滑动连接，所述推杆与控制装置连接。

6、优选的，所述中高频消声段包括网孔板、吸音棉和外板，所述网孔板设置在消声通道的外壁，所述吸音棉包覆在网孔板外侧，所述外板设置在吸音棉外侧。

7、优选的，所述低频消声段还包括设置在消声通道周侧的亥姆霍兹共振器，所述亥姆霍兹共振器包括第二腔室，所述第二腔室内部靠近消声通道的一侧设置有进气管，所述进气管连通消声通道和第二腔室。

8、优选的，所述消声通道的截面呈矩形，所述消声通道相对应的两面上安装有多个亥姆霍兹共振器，所述消声通道的另外两面安装有多个薄膜共振器，所述消声通道相对应的两侧均安装有四个薄膜共振器，四个所述的薄膜共振器的薄膜厚度各不相同，同一侧的四个所述的薄膜共振器分别处理频段范围在100~200hz、200~300hz、300~400hz和400~500hz的噪声。

9、优选的，所述消声通道的两侧面上均设置有四个亥姆霍兹共振器，同一侧的四个所述的亥姆霍兹共振器的共振区间分别为50~60hz、60~70hz、70~80hz、80~100hz。

10、一种消声方法，包括权利要求1-6任一项所述的基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，消声方法包括以下步骤：

11、s1：所述中高频消声段对进入消声通道的噪声的中高频段进行消除，剩余噪声进入设置有多个薄膜共振器和多个亥姆霍兹共振器的低频消声段。

12、s2：通过低频消声段内设置的声传感器获取剩余噪声中突出的低频段，通过分析器进行分析计算得到控制信号。

13、s3:将控制信号输入控制装置中，控制装置根据需要消除的噪声频率调节薄膜共振器的共振频率，使得剩余噪声被薄膜共振器和亥姆霍兹共振器吸收。

14、优选的，s1中，使用吸音棉对中高频段的噪声进行吸收处理；亥姆霍兹共振器的共振频率为预先设置，亥姆霍兹共振器的共振频率计算公式为：，其中：为声速；为亥姆霍兹共振器的进气管内孔截面积；为亥姆霍兹共振器的进气管长度；为第二腔室体积；经过计算将亥姆霍兹共振器共振区间分别设为50~60hz、60~70hz、70~80hz 、80~100hz。

15、优选的，s3中，薄膜共振器的共振频率的计算方法如下：，其中：为薄膜的密度；为声速；为薄膜的单位面积质量；为活动板到第一开口的距离；为薄膜的弹性刚度；根据共振频率的计算公式，可知改变薄膜的弹性刚度，以及活动板到第一开口的距离l就可得到不同的共振频率。

16、优选的，s2中，所述分析器为频率分析仪和信号处理器，频率分析仪通过声波信号计算出共振频率，信号处理器根据共振频率计算出活动板到第一开口的距离l。

17、本发明具有以下有益效果：

18、1、能够对中高频噪声和低频噪声进行有效的消除。

19、2、通过实时调控薄膜共振，亥姆赫兹共振与薄膜共振耦合吸声，形成双共振声阻抗系统，拓宽低频吸声频带。

20、3、解决单个薄膜共振消声器的频率单一以及阻抗消声器的共振消声频率单一，无法适应多变的噪声源的问题。

技术特征：

1.一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，其特征在于，包括：消声器主体，所述消声器主体由依次连接的中高频消声段、信号检测控制段和低频消声段构成，所述消声器主体的中部贯穿设置有消声通道；

2.根据权利要求1所述的一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，其特征在于：所述第一开口的形状为正多边形，所述活动板的周侧固定连接有第一密封圈，所述第一腔室远离第一开口的一侧开设有第二开口，所述第二开口的边缘设置有第二密封圈，所述活动板靠近第二开口的一侧固定连接有推杆，所述推杆穿过第二开口且与第二密封圈的内圈滑动连接，所述推杆与控制装置连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，其特征在于：所述中高频消声段包括网孔板、吸音棉和外板，所述网孔板设置在消声通道的外壁，所述吸音棉包覆在网孔板外侧，所述外板设置在吸音棉外侧。

4.根据权利要求3所述的一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，其特征在于：所述低频消声段还包括设置在消声通道周侧的亥姆霍兹共振器，所述亥姆霍兹共振器包括第二腔室，所述第二腔室内部靠近消声通道的一侧设置有进气管，所述进气管连通消声通道和第二腔室。

5.根据权利要求4所述的一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，其特征在于：所述消声通道的截面呈矩形，所述消声通道相对应的两面上安装有多个亥姆霍兹共振器，所述消声通道的另外两面安装有多个薄膜共振器，所述消声通道相对应的两侧均安装有四个薄膜共振器，四个所述的薄膜共振器的薄膜厚度各不相同，同一侧的四个所述的薄膜共振器分别处理频段范围在100~200hz、200~300hz、300~400hz和400~500hz的噪声。

6.根据权利要求5所述的一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，其特征在于：所述消声通道的两侧面上均设置有四个亥姆霍兹共振器，同一侧的四个所述的亥姆霍兹共振器的共振区间分别为50~60hz、60~70hz、70~80hz、80~100hz。

7.一种消声方法，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，消声方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种消声方法，其特征在于：s1中，使用吸音棉对中高频段的噪声进行吸收处理；亥姆霍兹共振器的共振频率为预先设置，亥姆霍兹共振器的共振频率计算公式为： ，其中：为声速；为亥姆霍兹共振器的进气管内孔截面积；为亥姆霍兹共振器的进气管长度；为第二腔室体积；经过计算将亥姆霍兹共振器共振区间分别设为50~60hz、60~70hz、70~80hz 、80~100hz。

9.根据权利要求7所述的一种消声方法，其特征在于：s3中，薄膜共振器的共振频率的计算方法如下： ，其中：为薄膜的密度；为声速；为薄膜的单位面积质量；为活动板到第一开口的距离；为薄膜的弹性刚度；根据共振频率的计算公式，可知改变薄膜的弹性刚度，以及活动板到第一开口的距离l就可得到不同的共振频率。

10.根据权利要求9所述的一种消声方法，其特征在于：s2中，所述分析器为频率分析仪和信号处理器，频率分析仪通过声波信号计算出共振频率，信号处理器根据共振频率计算出活动板到第一开口的距离l。

技术总结本发明涉及一种基于薄膜共振和亥姆霍兹共振的半主动控制消声器，包括：消声器主体，消声器主体由依次连接的中高频消声段、信号检测控制段和低频消声段构成，消声器主体的中部贯穿设置有消声通道。低频消声段包括薄膜共振器。薄膜共振器包括第一腔室、薄膜、活动板和控制装置，第一腔室设置有第一开口，第一开口覆盖并固定连接有薄膜，活动板滑动安装在第一腔室内，活动板、第一腔室和薄膜构成第一共振腔，控制装置用于调节活动板的位置，调整第一共振腔的体积。本发明还公开了一种消声方法。本发明在对中高频噪声具有较好的吸声性能的前提下，对中低频噪声也具有良好的吸声效果。技术研发人员：冯振超,陈翔宇,罗元易受保护的技术使用者：厦门环寂高科有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29