1.本发明涉及噪声控制技术领域，尤其涉及一种深亚波长低频吸声结构及吸声单元。


背景技术：

2.吸声器用于吸声降噪，主要分为薄膜或薄板型吸声器，包括壳体和质量块，壳体由吸声基体围成，吸声基体为薄膜或薄板，壳体内具有中空的吸声背腔，质量块设置于吸声基体上。但是目前吸声器的吸声带宽有限，同时还需要较厚的吸声背腔来实现吸声，导致结构整体厚度较大，难以实现深亚波长吸声和宽带吸声。


技术实现要素：

3.本发明提供一种深亚波长低频吸声结构及吸声单元，能够实现在深亚波长厚度上的低频宽带吸声。
4.本发明提供一种深亚波长低频吸声结构，包括吸声器，所述吸声器包括吸声基体，所述吸声基体围成壳体，所述壳体内设有中空的吸声背腔，所述深亚波长低频吸声结构还包括：负刚度结构件，所述负刚度结构件与所述吸声基体复合。
5.根据本发明提供的一种深亚波长低频吸声结构，还包括连接件，所述负刚度结构件通过所述连接件与所述吸声基体相连。
6.根据本发明提供的一种深亚波长低频吸声结构，所述吸声基体为薄膜或薄板。
7.根据本发明提供的一种深亚波长低频吸声结构，所述负刚度结构件设有至少一个。
8.根据本发明提供的一种深亚波长低频吸声结构，所述负刚度结构件位于所述吸声基体的单侧或者双侧。
9.根据本发明提供的一种深亚波长低频吸声结构，所述吸声基体为所述负刚度结构件。
10.根据本发明提供的一种深亚波长低频吸声结构，所述深亚波长低频吸声结构采用3d打印一体成型或机械加工装配成型。
11.本发明还提供一种吸声单元，包括多个所述的深亚波长低频吸声结构。
12.本发明提供的深亚波长低频吸声结构及吸声单元，通过将负刚度结构件与吸声器的吸声基体复合，降低整体吸声结构的刚度，实现深亚波长厚度的低频宽带吸声；并且本发明结构简单，易于加工，可一体成型，安装方便，成本低，无污染，重量轻，防火性能良好，适于航空航天、轨道交通、电厂、机械加工等低频声波的降噪处理和建筑环境噪声防护。
13.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本发明提供的深亚波长低频吸声结构示意图；
16.图2是本发明提供的负刚度梁的负刚度实验测试图；
17.图3是本发明提供的深亚波长低频吸声结构与常规薄板型吸声器的有限元仿真的吸声系数对比图；
18.附图标记：
19.1：吸声基体；2：负刚度结构件；3：连接件；4：吸声背腔。
具体实施方式
20.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
22.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
23.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
24.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
25.根据本发明的实施例，如图1所示，本发明提供的深亚波长低频吸声结构，主要包
括：吸声器和负刚度结构件2。其中，吸声器包括吸声基体1，吸声基体1围成壳体，壳体内设有中空的吸声背腔4；负刚度结构件2与吸声器的吸声基体1复合。
26.本发明实施例通过将负刚度结构件2与吸声器的吸声基体1复合，即通过引入负刚度结构件2可以降低整体吸声结构的刚度，使得吸声频率向低频移动，实现深亚波长厚度的低频宽带吸声；并且本发明结构简单，易于加工，可一体成型，安装方便，成本低，无污染，重量轻，防火性能良好，适于航空航天、轨道交通、电厂、机械加工等低频声波的降噪处理和建筑环境噪声防护。
27.此外，本发明深亚波长低频吸声结构可以在相对目前技术而言更薄的吸声背腔4厚度情况下，实现深亚波长厚度的低频宽带吸声。
28.本发明负刚度结构件2与吸声器的吸声基体1的复合方式不做特别限制，只要可以将两者进行结合即可。
29.在一个实施例中，负刚度结构件2与吸声基体1直接接触进行复合。
30.在一个实施例中，本发明深亚波长低频吸声结构还包括连接件3，负刚度结构件2通过连接件3与吸声基体1相连进行复合。本发明实施例通过连接件3可以有效连接负刚度结构件2与吸声基体1，确保两者的刚度耦合有效性。
31.本发明连接件3的具体类型不作特别限制，只要可以起到连接的作用即可，例如可以为钢材质连接件。
32.在一个实施例中，负刚度结构件2位于吸声器内，可以提高整体吸声结构的美观性且有利于保护负刚度结构件2。
33.应当理解的是，本发明负刚度结构件2复合在吸声基体1上，可以同时作为质量块，从而省去目前吸声器中的质量块，使吸声结构更为简单，降低成本，且加工更为方便。
34.根据本发明的实施例，吸声器的吸声基体1上设有加强筋(图中未示出)，以提高自身刚度，从而使得负刚度结构件2的材质选取更加宽泛，进而提高结构整体的稳定性。在其他示例中，吸声器的吸声基体1当然也可以不设置加强筋，可根据实际情况进行选择。
35.根据本发明的实施例，吸声基体1的厚度不超过5mm；吸声器壳体的具体形状不做特别限制，当吸声器的壳体为方形时，长度不超过1000mm。
36.根据本发明的实施例，吸声基体1为薄膜或薄板。
37.在一些示例中，薄膜材质包括塑料薄膜、乳胶薄膜、硅胶薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜、ptfe薄膜和etfe薄膜等；薄板材质包括铝板、铁板、钢板、铜板、木板、塑料板、纸板和尼龙板等。
38.根据本发明的实施例，负刚度结构件2设有至少一个，可以为多个。
39.根据本发明的实施例，负刚度结构件2位于吸声基体1的单侧或者双侧。
40.可以理解的是，本发明可以在吸声器的至少一个吸声基体1上复合负刚度结构件2，且每个吸声基体1上的负刚度结构件2可以设置在内侧或者外侧或者两侧，具体可根据实际工况进行调整。
41.在一个具体示例中，如图1所示，负刚度结构件2设置为一个，设置于吸声器内，即位于顶部的吸声基体1的内侧(下方)，也可以设置于吸声基体1的外侧(上方)。
42.本发明负刚度结构件2的具体种类不做特别限制，只要为具有负刚度特性的结构件即可，例如可以为负刚度梁或负刚度板，负刚度梁和负刚度板的材质可以为钢材质。
43.在一个实施例中，负刚度梁的长度与吸声基体1的长度相同，厚度不超过10mm。具体的，负刚度梁的长度为1
‑
1000mm，宽度为0.1
‑
100mm，厚度不大于5mm。
44.在一个实施例中，负刚度板的长度与吸声基体1的长度相同，负刚度板的厚度与吸声基体1的厚度相同。
45.在一些示例中，负刚度梁可通过沿梁长度方向施加预压力或电磁作用力或通过压电效应实现负刚度，如图2所示。
46.并且，负刚度板可通过向板面施加预压力或电磁作用力或通过压电效应实现负刚度。
47.此外，负刚度结构件2除负刚度梁和负刚度板外，也可采用组合压缩弹簧形成负刚度构件2，其中，组合压缩弹簧的具体数量和位置不作特别限制，只要与吸声器的吸声基体1复合即可。
48.根据本发明的实施例，吸声器的吸声基体1为负刚度结构件2，即本发明吸声结构整体采用负刚度结构件2，进一步提高深亚波长厚度的低频宽带吸声效果。
49.根据本发明的实施例，本发明深亚波长低频吸声结构采用3d打印一体成型，加工方便快捷且整体性能更好；当然，也可以采用其他机械加工方式装配成型。
50.如图3所示，示出了本发明深亚波长低频吸声结构与常规薄板型吸声器的有限元仿真的吸声系数对比，此时，本发明深亚波长低频吸声结构为复合负刚度结构件2的薄板型吸声器，在相同吸声背腔4厚度下(例如：20mm)，本发明深亚波长低频吸声结构的吸声峰值显著向低频移动，实现比常规吸声器更低频的噪声控制效果。在本示例中，具体材料选择是：薄板选择0.2mm厚度的铝板，连接件3为高2mm的钢材质，负刚度结构件2为负刚度梁，其为1mm厚、5mm宽的钢材质，负刚度梁的长度方向预压缩位移为0.01mm。需要说明的是，对于常规薄膜型吸声器和其他负刚度结构件2，具有上述相同效果。
51.本发明还提供一种吸声单元，包括多个上述实施例所述的深亚波长低频吸声结构，从而组成大面积的吸声结构，以提高吸声效果。
52.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。