一种基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置

摘要

本发明涉及一种基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置，它包括设有超微孔吸声面板、侧边板和吸声背板，所述超微孔吸声面板的边缘部位通过侧边板与吸声背板连接并由此构成吸声共振腔，其特征在于，所述超微孔吸声面板上分别设有声传感器和带频谱分析功能的扬声器，所述声传感器与带频谱分析功能的扬声器信号连接。本发明运用声波正反相位叠加对消技术等综合手段，不仅具有吸声频带宽和降噪效果好的优点，而且具有结构简单、工艺制造和装配使用简便可靠的优点。本发明的单元吸声板装置适用各类建筑物内需要吊顶和墙面装饰的场合，特别适用于需要强吸声降噪的场合。

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸声降噪器材，特别是涉及一种用于建筑物室内需要消除混 响声场的基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置。

背景技术

在现代化城市建设中，对大中型公共建筑物的室内声环境的要求越来越高， 特别是对大中型公共建筑物的室内装饰材料，既需要具备优美的装饰功能，更需 要具备优异的声学功能。而传统的大中型公共建筑物的室内装饰材料普遍使用的 是带有孔径为Φ1～3mm小孔的铝条形、铝方形或铝挂片形的天花板和墙面板等， 这些室内装饰材料虽然具有一定的吸声性能，但其实际吸声效果很差，根本无法 满足现代大中型公共建筑物室内声环境指标的设计要求。为了克服传统天花板和 墙面板存在的缺陷，目前市场上出现了一些改进型的天花板和墙面板产品，其吸 声性能虽有提高但还是不能达到满意的吸声效果。

中国专利申请201120333488.1公开了“一种超微孔吸声体”，该吸声体包括 设有超微孔的面板，该面板围成矩形体；在矩形体内设有带超微孔的吸声斜片， 在矩形体两端设有密封盖板。吸声斜片可以是V型吸音尖劈。密封盖板根据需 要可以带超微孔、也可以不带超微孔。虽然该超微孔吸声体有利于提高吸声性能， 但还存在以下不足：虽然用吸声斜片或V型吸音尖劈改变了内部空腔的结构， 斜形片形成的渐变式空腔从很大程度上是吸声频带的宽度更宽，但由于每个频率 段的总的吸声面积减少，产生的各频率段吸声系数出现整体下降的趋势，因此， 平均的吸声系数并不高。

中国专利申请201320835639.2公开了“一种金属超微孔吸声垂片”,该吸声 垂片包括侧面板和支撑顶板，在侧面板上设有超微孔，侧面板与支撑顶板构成内 部空腔；在内部空腔的内部设有隔板；在侧面板上设有卡边，在内部空腔的两端 设有密封盖板。吸声垂片的截面的外形形状可以为矩形、半圆弧形或尖劈形。在 空腔的内部根据需要设置不同形状的隔板，在吸声垂片两端设有密封盖板。该吸 声垂片虽然具有较好的声学性能，但还存在以下不足：一是受产品尺寸的影响， 在中、高频有较好的吸声效果，但在低频段吸声效果相对较差；二是吸声性能只 能在这特定的范围内有较好的吸声效果，其他频率段吸声效果较差，频带宽度相 对较窄。

中国专利201410322266.8公开了“一种吸声板”,该吸声板包括吸声面板、 密封型空腔吸声背板和侧边，在吸声面板上设有一组超微孔，密封型空腔吸声背 板与吸声面板连接并构成密封型空腔；用来提供安装的侧边设置在吸声面板的边 缘部位。该吸声板虽然能够利用密封型空腔吸声背板薄板共振吸声，在不添加任 何纤维材料的情况下，能够取得较好的吸声效果，但还存在以下不足：一是仍然 存在着单层吸声板吸声频带相对较窄的特有弊端，不能在较宽的频带范围内每个 频率段均达到较好的吸声效果；二是虽然利用了密闭型吸声背板的薄板共振吸 声，但从整体安装结构上对照薄板共振吸声原理来分析发现，密闭空腔背后的尺 寸相对较大，声压能量的作用很难引起薄板的共振，薄板的共振吸声效果就会相 对有限。

综上所述，如何克服现有技术的不足已成为吸声降噪技术领域中亟待解决的 重点难题之一。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种基于吸发声自平衡原理 的单元吸声板装置，本发明运用声波正反相位叠加对消技术等综合手段，不仅具 有吸声频带宽和降噪效果好的优点，而且具有结构简单、工艺制造和装配使用简 便可靠的优点。

根据本发明提出的一种基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置，它包括设 有超微孔吸声面板、侧边板和吸声背板，所述超微孔吸声面板的边缘部位通过侧 边板与吸声背板连接并由此构成吸声共振腔，其特征在于，所述超微孔吸声面板 上分别设有声传感器和带频谱分析功能的扬声器，所述声传感器与带频谱分析功 能的扬声器信号连接。

本发明的吸声原理是：根据马大猷先生的“微穿孔板共振吸声理论”和薄板 共振吸声理论，一是本发明利用带纳米微球的超微孔吸声面板并通过侧边板与吸 声背板连接由此构成吸声共振腔来取得良好的吸声效果；二是本发明利用吸声共 振腔中设置吸声金属薄膜或带纳米微球的吸声金属薄膜来很好地消除进入吸声 共振腔中的声音频谱；三是本发明在超微孔吸声面板和吸声金属薄膜的材质中融 入超微孔纳米微球，经电镜扫描显示：该超微孔纳米微球的直径分布为几百到几 千纳米,微球基体均为多孔结构，具有孔隙率高、分散性好和比表面积大的显著 特点，因此能够很好地解决现有吸声面板因超微孔加工技术瓶颈而导致的吸声性 能难以进一步提高的问题，使得吸声载体的吸声性能有显著的提高；四是本发明 还运用声波正反相位叠加对消原理，将单元结构的吸声板改造成为具有吸发声自 平衡的装置，以利于通过声波正反相位对消的方式来进一步提高吸声效果。

本发明与现有技术相比其显著优点在于：

第一，本发明利用融入带纳米微球的超微孔吸声面板、吸声金属薄膜、吸声 共振腔和吸发声自平衡装置“四位一体”所产生的协同作用，从根本上解决了现 有吸声板技术方案的不足，因此具有优异的吸声性能，取得了很好的吸声效果。

第二，本发明的超微孔纳米微球具有分散性好、孔隙率高和比表面积大的独 特性，在融入超微孔吸声面板或吸声金属薄膜后，使得吸声载体的吸声性能显著 提高，为本领域的吸声板材质的实质性改进做出了重要贡献。

第三，本发明利用融入带纳米微球的超微孔吸声面板的基础上，还运用声波 正反相位叠加原理，将单元结构的吸声板改造成为具有吸发声自平衡的装置，以 利于通过声波正反相位对消的方式来进一步提高吸声效果

第四，本发明的带纳米微球的超微孔吸声板不仅具有吸声频带宽和降噪效果 好的优点，而且具有结构简单、工艺制造和装配使用简便可靠的优点。

第五，本发明的单元吸声板装置适用于各类防火要求高、净化要求高的场所。

第六，本发明的单元吸声板装置适用各类建筑物内需要吊顶和墙面装饰的场 合，特别适用于需要强吸声降噪的场合。

综上所述，本发明充分发挥单元吸声板各组成部件之间的协同作用，特别是 吸声面板具有复合吸声功能，因此具有显著的首创性。

附图说明

图1包括图1-1和包括图1-2，为本发明提出的一种基于吸发声自平衡原理 的单元吸声板装置的结构示意图，其中：图1-1为采用三角龙骨的单元吸声板装 置的结构示意图、图1-2为采用卡扣龙骨的单元吸声板装置的结构示意图。

图2为本发明提出的带纳米微球的超微孔吸声面板的结构示意图。

图3为本发明提出的一种基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置的声波 正反相位叠加对消原理示意图。

图4是本发明提出的带纳米微球的吸声金属薄膜的结构示意图。

图5为本发明提出的采用三角龙骨的单元吸声板装置的四组合结构示意图。

图6包括图6-1和图6-2，为本发明提出的采用卡扣龙骨的单元吸声板装置 的六组合结构示意图，其中：图6-1为采用间隔六组合拼装结构的示意图，图 6-2为采用密拼六组合拼装结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。

结合图1，本发明提出的一种基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置，它 包括设有超微孔吸声面板(1)、侧边板(2)和吸声背板(3)，所述超微孔吸声 面板(1)的边缘部位通过侧边板(2)与吸声背板(3)连接并由此构成吸声共 振腔(4)，其中：所述超微孔吸声面板(1)上分别设有声传感器(7)和带频谱 分析功能的扬声器(8)，所述声传感器(7)与带频谱分析功能的扬声器(8)信 号连接。

结合图1-6，本发明提出的一种基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置的 进一步优选方案是：

所述带频谱分析功能的扬声器(8)发出的声波与外部环境传递到超微孔吸 声面板(1)上的声波的相位相反，使得正反相位声波相向对消。

所述声传感器(7)为贴片式声波压电传感器，该声传感器(7)将声波压力 转化为电信号并传输给带频谱分析功能的扬声器(8)。

所述带频谱分析功能的扬声器(8)为贴片式压电扬声器，该带频谱分析功 能的扬声器(8)通过分析外部环境声波频谱并发出与之反相位的声波频谱。

所述超微孔吸声面板(1)的材质为带纳米微球(5)的金属材料。

所述吸声共振腔(4)的内部设有与其平行的吸声金属薄膜(6)或带纳米微 球(5)的吸声金属薄膜(6)。

所述超微孔吸声面板(1)的超微孔为0.05～0.3mm。

所述带纳米微球(5)的吸声金属薄膜(6)或超微孔吸声面板(1)中的纳 米微球(5)的孔径为100～1000nm。

所述带纳米微球(5)的超微孔吸声面板(1)或带纳米微球(5)的吸声金 属薄膜(6)中的纳米微球(5)呈不规则的均匀分布。

所述吸声金属薄膜(6)或带纳米微球(5)的吸声金属薄膜(6)的材质为 铝箔或铜箔，其厚度为0.01～0.3mm。

所述吸声金属薄膜(6)或带纳米微球(5)的吸声金属薄膜(6)的截面积 与吸声共振腔(4)的截面积相等。

所述超微孔吸声面板(1)的形状为方形、矩形、长条形、波浪形、圆形或 菱形。

所述超微孔吸声面板(1)、侧边板(2)或吸声背板(3)的材质均为铝合金 板、镀锌板或不锈钢板，且超微孔吸声面板(1)、侧边板(2)和吸声背板(3) 三者的厚度相等，其厚度均为0.5～1.2mm。

所述侧边板(2)采用三角龙骨、卡扣龙骨或角码分别与超微孔吸声面板(1) 和吸声背板(3)的边缘部位连接。

按照上述设计的本发明的基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置，适用于 高铁、机场、体育场馆、医院、影剧院、录音室、录音棚、播音室、试音室、商 务办公场所、电视台、电台、多功能厅、会议室、演播厅、音乐厅、大礼堂、大 型娱乐城、酒店、KTV、高级别墅、净化厂房、火车站等对吸声降噪和装饰要求 均较高的场所。

本发明提出的一种基于吸发声自平衡原理的单元结构的吸声板的具体实施 例进一步说明如下。

实施例1：以本发明提出的基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置应用于 商务办公场所为例，结合图1-6进行具体说明。本发明的单元吸声板装置的截面 形状如图1所示,其材料面板尺寸为600×600mm，截面尺寸为600×90mm，高度 为90mm；其中：所述超微孔吸声面板(1)的材质为带纳米微球(5)的超微孔 的铝合金，超微孔吸声面板(1)的厚度为0.5mm，纳米微球(5)的孔径为100nm； 超微孔吸声面板(1)中的超微孔孔径为0.05mm；根据用户需要，在部分超微孔 吸声面板(1)的面部可压制用来增加结构强度和吸声效果的图形，该图形为星 星形或花朵形；与所述超微孔吸声面板(1)连接的是可供安装的侧边板(2)， 该侧边板(2)的侧边高度为30mm，侧边板(2)上设置有可供三角龙骨安装固 定的凹凸点；所述吸声背板(3)不穿孔，其材质为铝合金、厚度为0.5mm；所 述吸声共振腔(4)的尺寸为580×580mm，高度为90mm，该吸声共振腔(4)的 内部设有与其平行的带纳米微球(5)的吸声金属薄膜(6)，该吸声金属薄膜(6) 的材质为铝箔、其厚度为0.01mm、截面积与吸声共振腔(4)的截面积相等、纳 米微球(5)的孔径为100nm；超微孔吸声面板(1)上分别设有声传感器(7) 和带频谱分析功能的扬声器(8),声传感器(7)与带频谱分析功能的扬声器(8) 信号连接；本发明提出的基于吸发声自平衡原理的单元结构的吸声板的整体安装 方式采用现有公知的三角龙骨方式。

实施例2：以本发明提出的基于吸发声自平衡原理的单元吸声板装置应用于 电子生产厂房的吸声净化为例，结合图1-6进行具体说明。本发明的单元吸声板 装置的截面形状如图1所示,其材料面板尺寸为600×600mm，截面尺寸为600 ×50mm，高度为50mm；其中：所述超微孔吸声面板(1)的材质为带纳米微球(5) 的超微孔的铝合金，超微孔吸声面板(1)的厚度为1.2mm、纳米微球(5)的孔 径为500nm；超微孔吸声面板(1)中的超微孔孔径为0.1mm；与所述超微孔吸声 面板(1)连接的是可供安装的侧边板(2)，该侧边板(2)的侧边高度为25mm， 所述吸声背板(3)不穿孔，其材质为铝合金、厚度为1.2mm；所述吸声共振腔 (4)的尺寸为580×580mm，高度为50mm，该吸声共振腔(4)的内部设有与其 平行的吸声金属薄膜(6)，该吸声金属薄膜(6)的材质为铜箔、其厚度为0.2mm、 截面积与吸声共振腔(4)的截面积相等；超微孔吸声面板(1)上分别设有声传 感器(7)和带频谱分析功能的扬声器(8),声传感器(7)与带频谱分析功能的 扬声器(8)信号连接；本发明提出的基于吸发声自平衡原理的单元结构的吸声 板的整体安装方式采用现有公知的三角龙骨方式。

实施例3：以本发明提出的基于吸发声自平衡原理的单元结构的吸声板装置 应用于火车站台的吸声墙面和顶面为例，结合图1-6进行说明。本发明的单元吸 声板装置的截面形状如图1所示,其材料面板尺寸为500×500mm，截面尺寸为 500×60mm，高度为60mm；其中：所述超微孔吸声面板(1)的材质为不锈钢， 超微孔吸声面板(1)的厚度为0.75mm；超微孔吸声面板(1)中的超微孔孔径 为0.2mm；与超微孔吸声面板(1)连接的是可供安装的侧边板(2)，该侧边板 (2)的高度为20mm；所述吸声背板(3)不穿孔，其材质为不锈钢、厚度为0.75mm； 所述吸声共振腔(4)的尺寸为480×480mm、高度为60mm，该吸声共振腔(4) 的内部设有与其平行的带纳米微球(5)的吸声金属薄膜(6)，该吸声金属薄膜 (6)的材质为铝箔、其厚度为0.3mm、截面积与吸声共振腔(4)的截面积相等、 纳米微球(5)的孔径为1000nm，超微孔吸声面板(1)上分别设有声传感器(7) 和带频谱分析功能的扬声器(8),声传感器(7)与带频谱分析功能的扬声器(8) 信号连接；本发明提出的基于吸发声自平衡原理的单元结构的吸声板的整体安装 方式采用现有公知的三角龙骨方式。

实施例4，以本发明提出的基于吸发声自平衡原理的单元结构的吸声板装置 应用于工业厂房吸声面为例，结合图1-6进行说明。本发明的单元吸声板装置的 截面形状如图1所示,其材料面板尺寸为400×400mm，截面尺寸为400×70mm， 高度为70mm；其中：所述超微孔吸声面板(1)的材质为镀锌板，超微孔吸声面 板(1)的厚度为1.0mm；超微孔吸声面板(1)中的超微孔孔径为0.3mm；与超 微孔吸声面板(1)连接的是可供安装的侧边板(2)，该侧边板(2)的高度为 20mm，其侧边板(2)上设置有可供三角龙骨安装固定的凹凸点；所述吸声背板 (3)不穿孔，其材质为镀锌板、厚度为1.0mm；所述吸声共振腔(4)的尺寸为 380×380mm、高度为70mm，该吸声共振腔(4)的内部设有与其平行的吸声金属 薄膜(6)，该吸声金属薄膜(6)的材质为铜箔、其厚度为0.08mm、截面积与吸 声共振腔(4)的截面积相等；超微孔吸声面板(1)上分别设有声传感器(7) 和带频谱分析功能的扬声器(8),声传感器(7)与带频谱分析功能的扬声器(8) 信号连接；本发明提出的单元结构的吸声板的整体安装方式采用现有公知的三角 龙骨方式。

实施例5：以本发明提出的单元结构的吸声板应用于电子生产厂房的吸声净 化为例，结合图1-6进行具体说明。本发明的单元结构的吸声板的截面形状如图 1所示,其截面尺寸为300×60mm、长度尺寸为4000mm；其中：所述吸声面板(1) 的材质为带纳米微球(5)的铝合金，超微孔吸声面板(1)的厚度为1.2mm、纳 米微球(5)的孔径为500nm；超微孔吸声面板(1)中的超微孔孔径为0.1mm； 与所述超微孔吸声面板(1)连接的是可供安装的侧边板(2)，该侧边板(2)的 高度为60mm，其侧边板(2)上设置有可供卡扣龙骨安装固定的折边，该折边的 宽度为8mm；所述吸声背板(3)不穿孔，其材质为铝合金、厚度为1.2mm；所述 吸声共振腔(4)的尺寸为298×3998mm、高度为60mm，该吸声共振腔(4)的内 部设有与其平行的吸声金属薄膜(6)，该吸声金属薄膜(6)的材质为铜箔、其 厚度为0.2mm、截面积与吸声共振腔(4)的截面积相等；超微孔吸声面板(1) 上分别设有声传感器(7)和带频谱分析功能的扬声器(8),声传感器(7)与带 频谱分析功能的扬声器(8)信号连接；本发明提出的单元结构的吸声板的整体 安装方式采用现有公知的卡扣龙骨方式；将单元结构的吸声板进行组合拼装时， 两块单元结构的吸声板采用密拼方式。

实施例6：以本发明提出的单元结构的吸声板应用于火车站台的吸声墙面和 顶面为例，结合图1-6进行说明。本发明的单元结构的吸声板的截面形状如图1 所示,其截面尺寸为300×70mm、长度尺寸为5000mm；其中：所述吸声面板(1) 的材质为不锈钢，超微孔吸声面板(1)的厚度为0.75mm；超微孔吸声面板(1) 中的超微孔孔径为0.2mm；与超微孔吸声面板(1)连接的是可供安装的侧边板 (2)，该侧边板(2)的高度为70mm，其侧边板(2)上设置有可供卡扣龙骨安 装固定的折边，该折边的宽度8mm；所述吸声背板(3)不穿孔，其材质为铝合 金、厚度为0.75mm；所述吸声共振腔(4)的尺寸为298×4998mm、高度为70mm， 该吸声共振腔(4)的内部设有与其平行的带纳米微球(5)的吸声金属薄膜(6)， 该吸声金属薄膜(6)的材质为铝箔、其厚度为0.3mm、截面积与吸声共振腔(4) 的截面积相等、纳米微球(5)的孔径为1000nm；超微孔吸声面板(1)上分别 设有声传感器(7)和带频谱分析功能的扬声器(8),声传感器(7)与带频谱分 析功能的扬声器(8)信号连接；本发明提出的单元结构的吸声板的整体安装方 式采用现有公知的卡扣龙骨方式，所述单元结构的吸声板间隔安装，两块单元结 构的吸声板之间的间距为150mm。

本发明的具体实施方式中凡未涉到的说明属于本领域的公知技术，可参考公 知技术加以实施。

本发明经反复试验验证，取得了满意的试用效果。

以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种基于吸发声自平衡原理 的单元吸声板装置技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的 改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。