降噪结构的制作方法

1.本技术涉及降噪技术、材料科学技术以及声学技术领域，特别是涉及一种降噪结构。


背景技术：

2.在电网运营和发展过程中，环保要求越来越受到重视，因此急需采取一系列环保技术手段和措施，减少对环境的污染和影响，提高能源利用效率，实现可持续发展。而变电站降噪设计技术能够有效解决变电站噪声问题，缓解噪音污染所带来的不利影响，近年来愈加受到重视。
3.相关技术中，采用吸声板来处理变电站主变室的噪声，通常是在穿孔板的背面填吸声材料，利用吸声材料本身的中高频吸收性能来实现吸声降噪，但是吸声材料吸声频段主要为300hz以上的中高频，常见的吸声材料有岩棉、海绵、泡沫、纤维毡、金属纤维材料等，这种方式无法很好地对低频噪声进行吸声处理。
4.在相关技术中，也有采取在吸声材料后附加亥姆霍兹共振腔来提高低频的吸声系数的方式，亥姆霍兹共振指的是空气在一个腔中的共振现象，由两个平行的金属板构成，中间有一定的距离，形成一个空腔。腔体的形状通常是圆柱形或球形。亥姆霍兹共振腔在实验室中有很多应用，例如用于研究电磁波的传播和共振现象、测量声速、研究声学现象、声学材料的性质等。
5.然而，上述的吸声降噪方式对于300hz以下的低频段噪声而言，仍然不具有较好地吸声效果，尤其是对于100hz及以下的噪声的吸声系数仍较低，吸收声波能量的能力较差，无法满足更高的吸声降噪要求。而低频噪音具有震动性强、传播距离远、难以消除、对人体健康影响大等特点，具有较大地危害。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对相关技术中对低频段噪声的吸声降噪效果差、吸声系数低的问题，提供一种降噪结构。
7.一种降噪结构，包括：
8.背板；
9.第一吸声层，设于所述背板一侧，且所述第一吸声层与所述背板之间具有一吸声腔；及
10.第二吸声层，设于所述第一吸声层远离所述吸声腔的一侧。
11.在其中一个实施例中，所述第二吸声层内部具有多个相互贯通的耗能孔。
12.在其中一个实施例中，所述第二吸声层包括微粒超构吸声材料组成，所述微粒超构吸声材料包括颗粒物和粘接剂，所述耗能孔开设于所述颗粒物之间。
13.在其中一个实施例中，所述第二吸声层的厚度为8mm-10mm，所述颗粒物的质量百分比为94％-96％，所述粘接剂的质量百分比为4％-6％。
14.在其中一个实施例中，所述第一吸声层开设有多个吸声孔，所有所述吸声孔的轴线相互平行且所有所述吸声孔相互紧密排列。
15.在其中一个实施例中，所述第一吸声层由纤维材料组成，所述第一吸声层的厚度为100mm-120mm。
16.在其中一个实施例中，所述吸声腔厚度为150mm，所述吸声腔与所述第一吸声层、所述第二吸声层共同形成共振吸声部。
17.在其中一个实施例中，所述降噪结构包括第一支撑架，所述第一支撑架朝着所述第二吸声层的方向凸设于所述背板。
18.在其中一个实施例中，所述降噪结构还包括第二支撑架，所述第二支撑架穿设于所述第一支撑架，用于支撑所述第一吸声层。
19.在其中一个实施例中，所述降噪结构包括多块侧板，所述侧板凸设于所述背板，所述侧板、所述背板与所述第一吸声层围合形成密闭的所述吸声腔；
20.其中，所述第一支撑架和所述第二支撑架抵接于相邻的所述侧板间。
21.上述降噪结构，通过在背板的一侧以此布置有吸声腔、第一吸声层和第二吸声层，一方面使得装置制造更加简单、便捷，可以应用于一些特殊场合，另一方面，第一吸声层和第二吸声层依次设置在背板的一侧，能够带来很好地吸声降噪的效果。本技术中吸声腔设于第一吸声层与背板之间，当第一吸声层、第二吸声层进行降噪处理后，进一步进行吸声降噪处理，能够在有限地空间内获得最佳的降噪效果。尤其是针对100hz及以下的噪声，将吸声腔、第一吸声层和第二吸声层结合起来后的技术方案，能够显著提高其吸声系数以及对声波能量的吸收能力。
附图说明
22.图1为本技术一实施例提供的降噪结构的立体示意图。
23.图2为本技术一实施例提供的降噪结构的仰视图。
24.图3为本技术一实施例提供的降噪结构的a-a剖视图。
25.图4为本技术一实施例提供的降噪结构a-a剖视图的局部放大图。
26.图5为本技术一实施例提供的降噪结构的b-b剖视图。
27.图6为本技术一实施例提供的降噪结构的不同级配比的第二吸声材料的垂直入射吸声系数折线图。
28.图7为本技术一实施例提供的降噪结构的不同吸声腔厚度的垂直入射吸声系数折线图。
29.图8为本技术一优选实施例提供的降噪结构的垂直入射吸声系数折线图。
30.附图标记：
31.10、降噪结构；101、背板；102、侧板；103、第一吸声层；104、第二吸声层；105、吸声腔；106、第一支撑架；1061、第一支撑板；107、第二支撑架；1071、第二支撑板；1072、第三支撑板。
具体实施方式
32.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术
的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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技术和简化描述，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技术的限制。
34.此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义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。
37.需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本技术所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
38.参阅图1、图2、图3，图1示出了本技术一实施例中的降噪结构10的立体示意图，本技术一实施例提供的降噪结构10，包括背板101、侧板102、第一吸声层103和第二吸声层104，其中，第一吸声层103设于背板101一侧，在第一吸声层103与背板101之间具有吸声腔105，第二吸声层104设于第一吸声层103远离吸声腔105的一侧。第一吸声层103、第二吸声层104、吸声腔105均位于背板101在第一方向上(图中x方向)的同一侧。
39.通过在背板101一侧依次设置第二吸声层104、第一吸声层103与吸声腔105，使得整个降噪结构10能够在较小的厚度尺寸条件下，获得最佳的吸声效果，尤其是对于低频噪声的吸声降噪具有良好的效果。同时，组成本技术一实施例提供的降噪结构10的所有材料均可以采用常规原材料生产制作，容易在工艺上实现，能够有效降低生产成本。
40.在一些实施例中，背板101沿着第二方向(图中y方向)延伸设置，呈板状结构，在背
板101边缘凸设有侧板102，背板101与侧板102共同形成具有开口的半封闭吸声腔105结构。当噪声进入吸声腔105时，吸声腔105内的空气开始振动，并在共振频率下形成驻波。这种驻波效应会导致噪声的能量在共振频率附近集中，从而减少噪声的传播。
41.在一些实施例中，降噪结构10包括第一支撑架106，第一支撑架106设于吸声腔105内，且在第一方向上朝着第二吸声层104的方向凸设于背板101，将整个吸声腔105划分为多个小吸声腔105。具体地，在部分实施例中，第一支撑架106包括沿着第二方向间隔设置的多块第一支撑板1061，第一支撑板1061沿着第三方向延伸设置，抵接于在第三方向上相对设置的侧板102。
42.优选地，第一支撑板1061包括厚度为1.5mm的镀锌钢板，锌层厚度为60g/
㎡
，第一支撑架106在第一方向的两端具有弯折段，通过点焊将弯折段与背板101固定在一起，焊点间距小于100mm，并且多块镀锌钢板之间的距离为500mm。
43.参阅图4，在部分实施例中，第一支撑架106中间还设有加强段，加强段位于第一吸声层103和吸声腔105之间，进一步为第一吸声层103提供支撑，避免当第一吸声层103在地儿放上的长度较长时，第一吸声层103的中间段发生凹陷等情形，影响吸声腔105的厚度。第一支撑架106一方面将吸声腔105按照一定间距划分为多个小吸声腔105，提高声波在吸声腔105内的反射效率。另一方面对于降噪结构10整体很好地发挥了支撑作用，对整体结构进行加强，避免受到声波能量冲击而轻易损坏。
44.在一些实施例中，降噪结构10包括第二支撑架107，第二支撑架107穿设于第一支撑架106，用于支撑第一吸声层103。具体地，在部分实施例中，第二支撑架107包括沿着第二方向延伸设置的第二支撑板1071以及沿着第三方向(图中z方向)延伸设置的第三支撑板1072，第一支撑板1061穿设于第一支撑架106，第三支撑板1072与第二支撑板1071平行，抵接于在第三方向上相对设置的侧板102。优选地，第三支撑板1072与第二支撑板1071均包括厚度为1.5mm的多块镀锌钢板，锌层厚度为60g/
㎡
，第一支撑架106与第二支撑架107通过电焊固定在一起，且焊点间距小于100mm。前述第二支撑架107用于支撑第一吸声层103，同时还能够进一步加强降噪结构10的整体稳定性和强度。
45.在一些实施例中，第一吸声层103开设有多个吸声孔，吸声孔的轴线相互平行且吸声孔相互紧密排列。优选地，吸声孔为蜂窝孔，蜂窝状的吸声孔可以提供更大的表面积，使得声音在通过孔洞时更容易被吸收和散射，从而实现更好的消音效果。
46.在一些实施例中，第一吸声层103由纤维材料材料组成，第一吸声层103的厚度为100mm-120mm。其中纤维材料可选用玻璃棉、岩棉、聚酯纤维棉、三聚氰胺棉中的任意一种。参阅图6，当纤维材料选用三聚氰胺棉时，垂直材料吸声系数在各个频段上均低于0.6。优选地，在部分实施例中，纤维材料选用超细玻璃棉板，超细玻璃棉板的厚度为100mm，含水率不大于1％，质量吸湿率不大于5％，具有较好地防潮能力。并且，在应用到本技术中的降噪结构10时，前述超细玻璃棉板材料的含杂质量不能大于3％，容重为48kg/m3，纤维直径小于6μm，不含渣球等杂质。
47.在一些实施例中，背板101、侧板102与第一吸声层103共同形成前述密闭的吸声腔105，吸声腔105的厚度为130mm-150mm。吸声腔105与第一吸声层103、第二吸声层104共同形成共振吸声结构。作为一种利用共振现象来实现声波吸收的结构设计，当声波遇到共振吸声结构时，一部分声波会被结构所反射，一部分声波会被结构所吸收。当被吸收的声波进入
吸声腔105时，会在腔室内发生共振现象。共振是指当声波的频率与腔室的固有频率相匹配时，声波在腔室内得到增强。共振时，声波的能量会被转化为其他形式的能量，此时声波的能量就会被吸收掉，从而实现声波的吸声效果。但是，普通的共振吸声结构对频率的选择性较强，只在某些特定频段具有较好的吸声性能。
48.需要注意的是，吸声腔105的厚度会对吸声系数的峰值带来影响。对于常规结构所使用的空腔而言，若要提高60hz及以上低频噪声的垂直入射吸声系数，则空腔需要很大的厚度尺寸，不适用于工程实践的要求，而空腔厚度较低又无法很好地对低频噪声的降噪进行处理。另一方面，即使只需要保证100hz或200hz的其中一个频带的垂直入射系数到0.7以上，常规吸声结构中所需要的空腔尺寸也需要很大，在工程实践中仍然会占据较大地空间，不满足实际要求。
49.参阅图7及图8，图8示出了本技术一优选实施例提供的降噪结构10的垂直入射吸声系数折线图，噪声垂直入射系数是指噪声在垂直入射时的传播特性，即噪声在垂直入射时的反射和透射的比例，可以用公式表示为：噪声垂直入射系数＝反射噪声功率/入射噪声功率。其中，反射噪声功率是指噪声从界面反射回来的功率，入射噪声功率是指噪声从外部传播到界面的功率。噪声垂直入射系数的值介于0和1之间，当垂直入射系数为0时，表示噪声完全被界面反射，没有透射；当垂直入射系数为1时，表示噪声完全透射，没有反射。
50.优选地，在部分实施例中，吸声腔105的厚度为150mm，经过大量试验证明，本结构中空腔层的厚度为150mm时，60hz及以上低频噪声的垂直入射吸声系数可达0.6以上，尤其是100hz及以上低频噪声的垂直入射吸声系数可达到0.7以上，同时降噪系数nrc≥0.85，对主变室的吸声效果很好，同时厚度尺寸较小，满足工程的要求。与之相对的是，当第一吸声层103和第二吸声层104的材料、厚度不变时，其他厚度的空腔层的吸声系数均不高于0.6。
51.参阅图3、图4，图4示出了本技术一实施例提供的降噪结构10a-a剖视图的局部放大图。在一些实施例中，通过特定的加工工艺使第二吸声层104内部具有相互贯通的耗能孔，当声波进入耗能孔之后，在孔内不断发生反射，与孔壁和空气产生摩擦，声波转化为热能并逐渐消耗以耗散声波能量，达到消声降噪的目的。在部分实施例中，第二吸声层104包括微粒超构吸声材料，而微粒超构吸声材料包括风积砂颗粒物和粘接剂，得益于风积砂颗粒外表面更加圆润的特点，通过特定工艺所得到的耗能孔也会更加均匀，从而获得更好地吸声降噪效果。
52.在一些实施例中，第二吸声层104的厚度为8mm-10mm，颗粒物的质量百分比为94％-96％，粘接剂的质量百分比为4％-6％。优选地，第二吸声层104的厚度为8mm，风积砂颗粒物的质量百分比为95％，粘接剂的质量百分比为5％。通过对级配比的精确调控，使得第二吸声层104的垂直入射吸声性能的峰值向500hz以下的低频移动，有利于对低频噪声的吸收。在对级配比进行调整的过程中，发明人通过大量的实践和实验，最终获得如图6所示的不同级配比的微粒超构吸声材料的垂直入射吸声数据，从图中可以看出，在100赫兹以下，绝大部分级配比的微粒超构吸声材料的垂直入射吸声系数均在0.2-0.5的范围内。
53.图6、图7、图8均为垂直入射吸声系数图，其中，图中横坐标表示声波频率(f/hz)，图中纵坐标表示垂直入射吸声系数。经过对比，可以理解的是，虽然在不同级配比的微粒超构吸声材料、不同厚度的第二吸声层104、吸声腔105厚度等情况下，本技术提供的降噪结构10与本技术的优选实施例相比，吸声降噪效果相对较差，但是不同级配比的微粒超构吸声
材料以及不同厚度的吸声腔105等在本技术所提供的降噪结构10上，仍然具有超过相关技术中对低频噪声的吸声降噪能力。具体的微粒超构吸声材料等参数可根据降噪结构10在实际生产应用中的需求，综合考虑降噪要求以及降噪结构10的尺寸大小等因素来进行确定。
54.在一些实施例中，本技术所提供的降噪结构10适用于户内变电站主变室的降噪处理，尤其是针对户内变电站主变室的噪声偏重于500hz以下低频，其中根据100hz和200hz等1/3倍频带存在一定峰值的特性，本技术所提供的降噪结构10能够针对性地完成对主变室室内壁面的吸声降噪。户内变电站主变室的噪音来源较多，通常是与变压器内铁芯的伸缩变形、油箱绕组内的电磁力等因素相关。变压器的运行主要是依靠电磁感应原理进行工作，闭合回路中的磁通磁场会导致变压器内部的铁芯硅钢叠片发生振动，这种振动主要与铁芯的材质和叠片的磁通密度相关。通常情况下，这种振动都是周期性的，因此产生的噪声也会有一定的周期性。另外，在变压器运行过程中，冷却器的风扇在运转时也会产生振动和噪音，绕组受到电磁力和漏磁场的双重作用，也会导致内部构件振动并产生噪音。
55.在一些实施例中，当变电站运行产生噪音的时候，声波通过耗能孔进入第二吸声层104，在第二吸声层104内进行初步消声降噪处理，之后剩余的声波通过第一吸声层103进一步吸音和隔音。具体而言，一方面，超细玻璃棉板具有很好的吸音性能。它的纤维结构可以有效地吸收空气中的声波能量。当声波通过超细玻璃棉板时，一部分声波能量会被纤维吸收，并转化为微小的振动能量。这些振动能量会通过纤维之间的摩擦转化为热能，从而减少声波的传播和反射。另一方面，超细玻璃棉板还具有较好的隔音性能。它的高密度和多孔结构可以有效地阻挡声波的传播。当声波遇到超细玻璃棉板时，一部分声波会被板材阻挡，从而减少声波的传播到另一侧。此外，超细玻璃棉板的多孔结构还能够使声波在纤维之间发生多次反射和散射，从而进一步减弱声波的能量。
56.最后，经过二次降噪处理的声波进入吸声腔105内，声波在吸声腔105内部来回反射，从而使声能得到有效的吸收和衰减。并且，吸声腔105的形状和尺寸可以与声波的频率相匹配，从而产生共振效应。当声波频率与空腔的共振频率相近时，声波会在空腔内得到放大，从而增加了声能的吸收和衰减。
57.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种降噪结构，其特征在于，包括：背板；第一吸声层，设于所述背板一侧，且所述第一吸声层与所述背板之间具有一吸声腔；及第二吸声层，设于所述第一吸声层远离所述吸声腔的一侧。2.根据权利要求1所述的降噪结构，其特征在于，所述第二吸声层内部具有多个相互贯通的耗能孔。3.根据权利要求2所述的降噪结构，其特征在于，所述第二吸声层包括微粒超构吸声材料，所述微粒超构吸声材料包括颗粒物和粘接剂，所述耗能孔开设于所述颗粒物之间。4.根据权利要求3所述的降噪结构，其特征在于，所述第二吸声层的厚度为8mm-10mm，所述颗粒物的质量百分比为94％-96％，所述粘接剂的质量百分比为4％-6％。5.根据权利要求1至4任一项所述的降噪结构，其特征在于，所述第一吸声层开设有多个吸声孔，所有所述吸声孔的轴线相互平行且所有所述吸声孔紧密排列。6.根据权利要求5所述的降噪结构，其特征在于，所述第一吸声层由纤维材料组成，所述第一吸声层的厚度为100mm-120mm。7.根据权利要求1所述的降噪结构，其特征在于，所述吸声腔厚度为130mm-150mm。8.根据权利要求1所述的降噪结构，其特征在于，所述降噪结构包括第一支撑架，所述第一支撑架朝着所述第二吸声层的方向凸设于所述背板。9.根据权利要求8所述的降噪结构，其特征在于，所述降噪结构还包括第二支撑架，所述第二支撑架穿设于所述第一支撑架，用于支撑所述第一吸声层。10.根据权利要求9所述的降噪结构，其特征在于，所述降噪结构包括多块侧板，所述侧板凸设于所述背板，所述侧板、所述背板与所述第一吸声层围合形成密闭的所述吸声腔；其中，所述第一支撑架和所述第二支撑架抵接于相邻的所述侧板间。

技术总结
本申请涉及一种降噪结构，包括背板、第一吸声层和第二吸声层。第一吸声层设于背板的一侧，并且第一吸声层与背板之间具有一吸声腔；第二吸声层即设于第一吸声层远离吸声腔的一侧。为了简化装置的制造过程并适用于特殊场合，本申请将吸声腔、第一吸声层和第二吸声层依次布置在背板的一侧。这样做不仅能够减小降噪结构的占用空间，而且能够有效地降低噪音。并且，本申请中吸声腔设于第一吸声层与背板之间，当第一吸声层、第二吸声层进行降噪处理后，进一步进行吸声降噪处理，能够在有限地空间内获得最佳的降噪效果。尤其是针对100Hz及以下的噪声，将吸声腔、第一吸声层和第二吸声层结合起来的技术方案，能显著提高其吸声系数以及对声波能量的吸收能力。对声波能量的吸收能力。对声波能量的吸收能力。


技术研发人员：洪炜平 毕超豪 颜天佑 段斐 赵淼 侯强 沈加曙
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/28