本發(fā)明屬于共振吸聲的技術領域，具體地說是涉及一種組合穿孔板。本發(fā)明還涉及一種共振吸聲結構。

背景技術：

目前噪聲污染已是困擾人們的一大難題，它對環(huán)境、人體都有著嚴重的危害。隨著生活質量的不斷提高，防噪、降噪已成為生活追求的必要手段。目前，我國城市噪聲污染日趨嚴重，多數(shù)城市處于噪聲污染的中等水平，許多地區(qū)噪聲已高于60dB。這些噪聲大多來源于道路交通、建筑施工等等。這種環(huán)境擾亂了人們的生活，引發(fā)了各類疾病，直接危害到我們的身心健康，因此噪聲已成為現(xiàn)代城市的一大公害。

在吸聲降噪方面，吸聲材料按結構來分，主要包括多孔吸聲材料和共振吸聲結構。穿孔板吸聲材料的吸聲機理,與多孔吸聲材料有相同的地方,其不同點在于它是利用共振的特點,更有效的把聲能轉化為熱能消耗。共振吸聲結構中則以穿孔板最為常見，它是由穿孔的薄板與它背后的空氣層所構成的。由于在共振吸聲結構中，對穿孔板的材料要求相對較低，因此穿孔板可以由鋁板、鋼板、塑料板等材料制成而具有防潮、防火、清潔、耐高溫等特點。眾所周知，共振峰的位置主要取決于板厚、孔徑、穿孔率、空腔深度幾個方面，在其它參量不變的條件下，孔對吸聲的頻段是有選擇，比如像大孔，它的共振峰通常在低頻處，主要針對低頻段吸聲，中孔的吸收峰則在中頻處，主要針對中頻段吸聲，而小孔的吸收峰則在高頻處，主要針對高頻段吸聲。但是，穿孔板的缺點則是吸聲頻帶較窄,比如在共振頻率附近,吸聲系數(shù)很高,可接近于1,但一偏離共振峰,吸聲系數(shù)就迅速下降,因此它只能吸收中低頻段的單頻音，這也是長期以來它在吸聲領域不可替代多孔材料的原因。

在提高穿孔板吸聲頻帶方面，公開號為205158899U、公開日為2016年04月13日的中國發(fā)明專利公開了一種組合穿孔板。該一種組合穿孔板，包括中間面板，所述中間面板上設有由圓心向外輻射的穿孔，所述穿孔呈環(huán)狀分布，所述穿孔孔徑為2～8mm，所述穿孔率為1～2％，所述中間面板內(nèi)設有由圓形軟管組成的空氣層；在穿孔率為1.39％，所述孔徑為2mm的穿孔總面積與孔徑為4mm的穿孔總面積之比為3時，全頻的吸聲效果最好。但是，這種結構的組合穿孔板的Δf僅為691.7,吸聲效果S_αf僅為282.14。這種穿孔板的吸聲頻帶還是相對較窄。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種組合穿孔板，其吸聲頻帶寬，具有更加優(yōu)良的吸聲效果。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種組合穿孔板，包括板體，所述板體呈圓形，板體的厚度為1mm，在板體上設有多個孔，穿孔率為3.805％，并且多個所述孔以板體的中心作為中心點呈輻射狀對稱分布，所述孔包括中孔和小孔，中孔的孔徑為2mm，小孔的孔徑為1mm。

在上述方案的基礎上并作為上述方案的優(yōu)選方案：板體的直徑為29mm，所述中孔的數(shù)量為5個，小孔的數(shù)量為12個。

在上述方案的基礎上并作為上述方案的優(yōu)選方案：5個中孔的圓心分布在一內(nèi)圓上，并且5個中孔以等間距的方式分布；12個小孔的圓心分布在一外圓上，并且12個小孔以等間距的方式分布。

在上述方案的基礎上并作為上述方案的優(yōu)選方案：內(nèi)圓的直徑為8mm，外圓的直徑為16mm。

在上述方案的基礎上并作為上述方案的優(yōu)選方案：所述板體呈圓形，板體的直徑為29mm，所述中孔的數(shù)量為3個，小孔的數(shù)量為20個。

在上述方案的基礎上并作為上述方案的優(yōu)選方案：3個中孔的圓心分布在一內(nèi)圓上，并且3個中孔以等間距的方式分布；20個小孔的圓心分布在一外圓上，并且20個小孔以等間距的方式分布。

本發(fā)明還提供一種共振吸聲結構，包括板體，在板體上具有多個正方形區(qū)域，每一個所述正方形區(qū)域的邊長為25.7mm，在每一個所述正方形區(qū)域中設有5個中孔和12個小孔，中孔的孔徑為2mm，小孔的孔徑為1mm，5個中孔中的1個中孔分布在正方形區(qū)域的中心，剩余的4個中孔以及12個小孔以所述正方形區(qū)域的中心作為中心點呈輻射狀對稱分布，板體的后面設有空氣層，板體的厚度為1mm。

在上述方案的基礎上并作為上述方案的優(yōu)選方案：空氣層的厚度為21mm。

在上述方案的基礎上并作為上述方案的優(yōu)選方案：所述剩余的4個中孔以及12個小孔分布在位于正方形區(qū)域的中心的中孔周圍，并且剩余的4個中孔和12個小孔的圓心構成一大一小的兩個正方形，這兩個正方形的中心與正方形區(qū)域的中心重合，在每一個正方形中相鄰的兩個孔的圓心之間的距離相等。

在上述方案的基礎上并作為上述方案的優(yōu)選方案：小的正方形的邊長為7.1mm，大的正方形的邊長為14.2mm。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術突出且有益的技術效果是：

本發(fā)明的組合穿孔板，通過設置中孔和小孔，穿孔率為3.805％，其中，中孔的數(shù)量少于小孔的數(shù)量，提升了吸聲頻帶，并且在吸聲效果方面也顯著提高。

本發(fā)明的一種共振吸聲結構，通過設置中孔和小孔，穿孔率為3.805％，具有較寬的吸聲頻帶以及優(yōu)良的吸聲效果。此外，由于中孔和小孔是分布在正方形區(qū)域上的，便于制造。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的組合穿孔板的多種方案的示意圖。

圖2是本發(fā)明的共振吸聲結構的示意圖。

圖3是共振吸聲結構中的中孔及小孔的分布結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖以具體實施例對本發(fā)明作進一步描述，參見圖1—圖3；

一種組合穿孔板，其可在頻段668－3240.2Hz范圍內(nèi)具有較寬的吸聲頻帶。參見圖1，該組合穿孔板包括板體1，所述板體呈圓形，板體的厚度為1mm，板體的直徑為29mm。在本實施例中，所述板體采用牛卡紙材料制成。

需要說明的是，雖然板體在穿孔后也具備一固有的共振頻率，也具有一定的共振吸聲效果，基于共振吸聲的基理，當聲波入射時，激發(fā)孔中的空氣做往復運動，并通過與孔壁發(fā)生的摩擦，進而部分聲能轉化為熱能而耗損，以此達到吸收噪聲的目的，可以得出板體的材料本身對吸聲效果的影響微乎其微，因此，板體不限于采用?？埐牧现瞥桑€可以采用鋁板、鋼板、塑料板等其它具有一定硬度的材料制成。

在板體上設有多個孔，孔是穿透板體的，穿孔率為3.805％。穿孔率，即板體上所有孔的總面積占板體設置有孔的一表面的百分數(shù)。需要說明的是，在本發(fā)明中，穿孔率為3.805％為近似值。

多個所述孔以板體的中心作為中心點呈輻射狀對稱分布。在一實施例中，所述孔包括中孔2和小孔3，中孔的孔徑為2mm，小孔的孔徑為1mm。所述中孔的數(shù)量為5個，小孔的數(shù)量為12個。為符合輻射狀對稱分布的要求，5個中孔的圓心分布在一內(nèi)圓上，并且5個中孔以等間距的方式分布；12個小孔的圓心分布在一外圓上，并且12個小孔以等間距的方式分布。通常，內(nèi)圓的直徑為8mm，外圓的直徑為16mm。采用這種結構，便于測試，以避免在測試安裝時，外圓上的孔被遮擋而影響檢驗的準確性。

需要說明的是，由于聲波的波長遠大于同一圓上的相鄰兩個孔之間的間距，因此距離對吸聲的影響是很小的，在此可以完全忽略不計。因此，內(nèi)圓、外圓的直徑可以選用其它的參數(shù)。

在上述實施例中，所述中孔的數(shù)量為5個，小孔的數(shù)量為12個。中孔及小孔的數(shù)量也并不局限于上述個數(shù)，在滿足穿孔率為3.805％的前提下，作為另一實施例，中孔的數(shù)量為也可以采用3個，小孔的數(shù)量則采用20個。這些孔以板體的中心作為中心點呈輻射狀對稱分布。3個中孔分布在內(nèi)圓上，20個小孔分布在外圓上。

為了論證上述兩個方案具有較寬的吸聲頻帶以及優(yōu)良的吸聲效果，我們還給出了對比例，在此我們?nèi)〈蟆⒅?、小三種孔進行排列組合，孔徑分別為4mm的大孔4、2mm的中孔2及1mm的小孔3。為了保證統(tǒng)一性，大孔分布在直徑為4mm的圓上，中孔分布在直徑為8mm的內(nèi)圓上，小孔分布在直徑為16mm的外圓上，板體采用直徑為29mm的?？堉瞥?。在滿足穿孔率P＝3.805％的前提下，不同孔徑的組合方案如下表：

需要說明的是，在上面表格中，第10號方案以及第12號方案為上述兩個實施例的內(nèi)容，1～9、11以及13～15號方案為對比例內(nèi)容。

在實驗時，空氣層的厚度采用21mm。

實驗采用如下設備：裝有AWA6290M軟件(須有FFT、1/3OCT和傳遞函數(shù)法吸聲系數(shù)測量授權)的計算機一臺(CPN主頻2.5以上，內(nèi)存2G以上)，并和信號發(fā)生器軟件、AWA6223聲校準器1臺、AWA6290B信號采集器一臺、帶揚聲器的阻抗管一臺(AWA8551型阻抗管)，兩個1/4傳聲器及對應的前置級、AWA5871功率放大器及配線多條。聲速為34129cm/s。

在測定后，將761.7—3064.5Hz確定為效果評定的選用頻段。

經(jīng)測得的半共振頻實驗結果如下表。

經(jīng)測得的共振峰及其相應的吸聲系數(shù)的實驗結果如下表。

為了評價全頻段內(nèi)的吸聲效果，可利用平均吸聲系數(shù)和頻帶寬度Δf這兩個物理量。

其中，頻帶寬度：頻帶寬度是指兩個半共振頻率之間的區(qū)域，它主要由吸聲體自身的結構參數(shù)所決定，它是評價吸聲性能的一項重要指標，通常表示為：

Δf＝f₂^*-f₁^*

式中，f₁^*和f₂^*為吸聲系數(shù)為最大值一半時所對應的頻率，又可稱為半共振頻率。

平均吸聲系數(shù)：平均吸聲系數(shù)是指在一定頻段范圍內(nèi)吸聲系數(shù)的均值。它同樣可以衡量吸聲體在某一頻段內(nèi)的吸聲效果。通常表示為：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}=\frac{{\∫}_{f_1}^{f_2}\mathrm{\α}df}{f_2-f_1}$

利用物理中的微元法可知，就是穿孔板的α-f曲線在全頻段內(nèi)和坐標軸所圍的面積，它的大小可粗略的用圖中多個小梯形的面積之和來表示：

(n為頻段內(nèi)所采集數(shù)據(jù)的數(shù)目)

其中f₁和f₂為所選頻段的上下限頻率,可根據(jù)實際的需要來確定。

吸聲面積：為了簡便的從平均吸聲系數(shù)及頻帶寬度Δf兩個方面來評定吸聲效果，在此我們引入一個新的物理量—吸聲面積S_αf，它由平均吸聲系數(shù)和頻帶寬度的乘積來表示：

$S_{\mathrm{\α}f}=\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}\mathrm{\Δ}f$

借此，得到用于評價吸聲效果的指標，如下表：

從上表可知，采用中孔和小孔的組合(中孔的數(shù)量少于小孔的數(shù)量)、穿孔率為3.805％的穿孔板，在整體上相對于現(xiàn)有的組合穿孔板在吸聲頻帶有所拉寬、吸聲效果有所提高。當大小孔組合較適當時(如方案5、10、11、12、13、14)，組合穿孔板的吸聲效果很好，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)結構，主要表現(xiàn)為平均吸聲系數(shù)略有增加，吸聲頻帶也明顯拉寬。但當大小孔組合不太適當時(如方案2、3、4、6、8)，它的吸聲效果就不見得優(yōu)于傳統(tǒng)結構，有的甚至明顯比傳統(tǒng)的還要差，吸聲頻帶也相對較窄。而采用方案10、12的方案，均吸聲系數(shù)增加，吸聲頻帶最寬，吸聲效果最優(yōu)。

如圖2、圖3所示，本發(fā)明還一種共振吸聲結構，包括板體1，在板體上具有多個正方形區(qū)域10，每一個所述正方形區(qū)域的邊長為25.7mm，在每一個所述正方形區(qū)域中設有5個中孔2和12個小孔3，中孔的孔徑為2mm，小孔的孔徑為1mm，5個中孔中的1個中孔分布在正方形區(qū)域的中心，剩余的4個中孔以及12個小孔以所述正方形區(qū)域的中心作為中心點呈輻射狀對稱分布，板體的后面設有空氣層，板體的厚度為1mm。優(yōu)選地，空氣層的厚度為21mm。

采用具有多個正方形區(qū)域的板體的實施例中，作為中孔及小孔呈輻射狀對稱分布可以采用如下方式：所述剩余的4個中孔以及12個小孔分布在位于正方形區(qū)域的中心的中孔周圍，并且剩余的4個中孔和12個小孔的圓心構成一大一小的兩個正方形，這兩個正方形的中心與正方形區(qū)域的中心重合，在每一個正方形中相鄰的兩個孔的圓心之間的距離相等，在本實施例中，小的正方形101的邊長為7.1mm，大的正方形102的邊長為14.2mm。具體地，如圖2中的B所示。

需要說明的是，中孔及小孔呈輻射狀對稱分布還可以采用圖2中其它的示例，如示例A、B、C、D、E、F、G或H所示的結構。

上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非依此限制本發(fā)明的保護范圍，故：凡依本發(fā)明的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。