一种无源主动消声元件的制作方法

1.本发明涉及消声技术领域，具体为一种无源主动消声元件。


背景技术：

2.目前主要的消声措施大致可以分为四大类型：阻性消声器、抗性消声器、排空消声器和有源消声器。其中阻性消声器(dissipative silencer)的消声原理是利用装置在管道内吸声材料或吸声结构的吸声作用，使得沿管道传播的噪声不断地被吸收，从而达到消声的目的。抗性消声器(reactive silencer)的消声原理是利用管道中声学性能突变处的声反射作用，例如管道截面突然扩张(或收缩)或旁接共振回路等，使得沿管道传播的一部分噪声在突变处向声源反射回去而不通过消声器，从而达到消声的目的。排空消声器的消声原理在于控制或改变气体动力性噪声源的发声性能，使得噪声源辐射的可听声的声功率降低，从而在听觉上达到消声的目的。与阻性、抗性消声器相比，排空消声器的特点是在声源处消声而不是在噪声传播途径中消声。有源消声器是利用有源消声的原理构成的消声器，即在噪声场中，用电声器件和电子设备产生一个与原来的声压大小相等、位相相反的声波，使在一定区域内与原来的声场相抵消的消声器。有源消声器在抑制低频噪声方面有显著的优点，并且几乎不影响原来气流的动力性能。
3.对于有源消声器，需要消耗能源才能产生与原声场相位相反，大小相同的消声波，因此其工作时需要不断地供给能源，极大的限制了适用范围，提高了使用、维护成本。
4.因此，需要新的技术和方法，以至少部分地克服现有技术中存在的不足。


技术实现要素：

5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无源主动消声元件，包括：
6.腔体(1)、两个腔体轴杆(1a)、收声膜(3)、传动杆(3a)、发声膜(4)以及传动带(4a)，
7.其中，腔体(1)的上下端开口，两个腔体轴杆(1a)设置在腔体(1)的内部；
8.收声膜(3)设置在腔体(1)的上端开口处，用于接收外部声压变化；
9.发声膜(4)设置在腔体(1)的下端开口处，用于发出与外部噪声相位相反的声压；
10.传动带(4a)具有粗糙的上侧表面以及光滑的下侧表面，传动带(4a)跨越两个腔体轴杆(1a)，使得其下侧表面接触两个腔体轴杆(1a)，并且其两端分别固定在发声膜(4)的两侧；以及
11.传动杆(3a)的上端与收声膜(3)固定连接，下端与两个腔体轴杆(1a)之间的传动带(4a)的上侧表面接触。
12.根据本发明的实施方案，其中所述无源主动消声元件还包括设置在腔体(1)侧壁上的气孔(2)。
13.根据本发明的实施方案，其中所述气孔(2)内填充有多孔材料。
14.根据本发明的实施方案，其中所述腔体(1)、两个腔体轴杆(1a)以及传动杆(3a)由
高分子材料制成，例如可以由pet、pps、peek、pa、pi、psu、ppsu、lcp、pmp、pes等材料制成。
15.根据本发明的实施方案，其中所述收声膜(3)和发声膜(4)由高分子或金属弹性材料制成，优选聚芳酯(par)振膜、聚乙烯二甲酸盐(pen)振膜、聚醚醚酮(peek)振膜和聚醚酰亚胺(pei)振膜，铝合金、镁合金、钛合金振膜。
16.根据本发明的实施方案，其中所述收声膜(3)、发声膜(4)以及传动带(4a)均处于受力的预紧状态。
17.根据本发明的实施方案，其中所述传动带(4a)由高分子弹性材料制成，例如聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯等。
18.与现有技术相比，本发明提供的无源主动消声元件，具备以下有益效果：
19.1.区别于有源消声，其通过机械结构传动原理完成主动消声。
20.2.无需消耗能源，在材料寿命内可持续主动消声。
21.3.通过该结构构成的声屏障，可以通过极小的厚度大幅降低噪声影响，减小了隔声元件的尺寸。
附图说明
22.图1为根据本技术实施方案的无源主动消声元件的正视结构示意图；
23.图2为根据本技术实施方案的无源主动消声元件的俯视结构示意图；
24.图3为沿着图2的a-a线的剖面结构示意图；以及
25.图4为图3的无源主动消声元件的工作状态示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
27.图1为根据本技术实施方案的无源主动消声元件的正视结构示意图；图2为根据本技术实施方案的无源主动消声元件的俯视结构示意图；图3为沿着图2的a-a线的剖面结构示意图；以及图4为图3的无源主动消声元件的工作状态示意图。
28.参考图1-4，实施方案的无源主动消声元件可以包括腔体(1)、两个腔体轴杆(1a)、收声膜(3)、传动杆(3a)、发声膜(4)以及传动带(4a)，
29.其中，腔体(1)可以为上下端开口的圆筒，可以由轻质高强的高分子材料构成，例如可以由pet、pps、peek、pa、pi、psu、ppsu、lcp、pmp、pes等材料制成。另外，还可以在腔体(1)的侧壁上设置气孔(2)，用于平衡腔体(1)内气压，可以在孔内填充开孔多孔材料，以减少外部声压变化对腔体内部影响，并避免腔体发声。
30.两个腔体轴杆(1a)设置在腔体(1)的内部，例如两个腔体轴杆可以平行地、水平地设置在内腔的中部。腔体轴杆的两端可以通过粘结或者机械连接的方式连接在腔体(1)的相对的内壁上。腔体轴杆可以采用表面光滑的高分子材料制成，例如pet、pps、peek、pa、pi、psu、ppsu、lcp、pmp、pes等材料。
31.收声膜(3)设置在腔体(1)的上端开口处，用于接收外部声压变化。收声膜(3)可采
用高分子或金属弹性材料制作，例如聚芳酯(par)振膜、聚乙烯二甲酸盐(pen)振膜、聚醚醚酮(peek)振膜和聚醚酰亚胺(pei)振膜，铝合金、镁合金、钛合金振膜等等。收声膜(3)与腔体(1)粘接或机械咬合，在安装后收声膜(3)应处于绷紧的受力状态。
32.3a(传动杆)可以采用轻质高强的高分子材料制作，类似于腔体轴杆的材料。其上端与收声膜(3)粘接，可将收声膜(3)的变形同步传递。下端与发声膜(4)接触，将变形传递至发声膜由此引起发声膜的反馈。
33.发声膜(4)设置在腔体(1)的下端开口处，用于发出与外部噪声相位相反的声压。发声膜(4)可以由高分子或金属弹性材料制成，优选聚芳酯(par)振膜、聚乙烯二甲酸盐(pen)振膜、聚醚醚酮(peek)振膜和聚醚酰亚胺(pei)振膜，铝合金、镁合金、钛合金振膜。发声膜(4)与腔体(1)粘接或机械咬合，在安装后发声膜(4)应处于绷紧的受力状态。
34.传动带(4a)由高分子弹性材料制成，例如聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯等，设计为具有粗糙的上侧表面以及光滑的下侧表面。传动带(4a)跨越两个腔体轴杆(1a)，使得其光滑的下侧表面接触两个腔体轴杆(1a)，并且其两端分别固定在发声膜(4)的两侧；传动杆(3a)的下端与两个腔体轴杆(1a)之间的传动带(4a)的上侧表面接触。
35.消声元件工作时，将收声膜(3)朝向外部声源一侧，发声膜(4)朝向消声目标一侧，如图4所示，当外部声源声压变化传递至收声膜(3)处时，收声膜(3)发生变形，并通过传动杆(3a)、传动带(4a)传递至发声膜(4)，从而使发声膜(4)产生相反的变形并产生与收声膜(3)所接受的声压相位相反的声压，由此实现消声的目的。
36.应该理解的是，将各部件组装之后，收声膜(3)、发声膜(4)、传动带(4a)均处于受力的预紧状态，以有效捕捉声压波动。可通过分别调整收声膜(3)、发声膜(4)的材料、尺寸来改变发声膜(4)的声压幅值，使其匹配外部声源幅值，以展现更好的消声效果。
37.腔体(1)、收声膜(3)和发声膜(4)的各项尺寸应与目标消声频率波长所匹配。
38.消声元件可多个组合使用，构成消声屏障包围声源，也可与传统声屏障、隔声窗复合使用，综合提升各频段的消/隔声效果。例如，可用于制造隔声屏障、通风隔声窗、消声器等产品，用于降低噪声影响。
39.上文中提到的全部方案中，涉及两个部件之间连接的可以根据实际情况选择焊接、螺栓和螺母配合连接、螺栓或螺钉连接或者其他公知的连接方式，在此不一一赘述，上文中凡是涉及有写固定连接的，优选考虑是焊接，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种无源主动消声元件，其特征在于，包括：腔体(1)、两个腔体轴杆(1a)、收声膜(3)、传动杆(3a)、发声膜(4)以及传动带(4a)，其中，腔体(1)的上下端开口，两个腔体轴杆(1a)设置在腔体(1)的内部；收声膜(3)设置在腔体(1)的上端开口处，用于接收外部声压变化；发声膜(4)设置在腔体(1)的下端开口处，用于发出与外部噪声相位相反的声压；传动带(4a)具有粗糙的上侧表面以及光滑的下侧表面，传动带(4a)跨越两个腔体轴杆(1a)，使得其下侧表面接触两个腔体轴杆(1a)，并且其两端分别固定在发声膜(4)的两侧；以及传动杆(3a)的上端与收声膜(3)固定连接，下端与两个腔体轴杆(1a)之间的传动带(4a)的上侧表面接触。2.根据权利要求1所述的一种无源主动消声元件，其特征在于：还包括设置在腔体(1)侧壁上的气孔(2)。3.根据权利要求2所述的一种无源主动消声元件，其特征在于：所述气孔(2)内填充有多孔材料。4.根据权利要求1所述的一种无源主动消声元件，其特征在于：所述腔体(1)、两个腔体轴杆(1a)以及传动杆(3a)由高分子材料制成。5.根据权利要求1所述的一种无源主动消声元件，其特征在于：所述收声膜(3)和发声膜(4)由高分子或金属弹性材料制成。6.根据权利要求1所述的一种无源主动消声元件，其特征在于：所述收声膜(3)、发声膜(4)以及传动带(4a)均处于受力的预紧状态。7.根据权利要求1所述的一种无源主动消声元件，其特征在于：所述传动带(4a)由高分子弹性材料制成。

技术总结
本发明涉及一种无源主动消声元件，包括腔体(1)、两个腔体轴杆(1a)、收声膜(3)、传动杆(3a)、发声膜(4)以及传动带(4a)，其中，腔体的上下端开口，两个腔体轴杆设置在腔体的内部；收声膜设置在腔体的上端开口处，用于接收外部声压变化；发声膜设置在腔体的下端开口处，用于发出与外部噪声相位相反的声压；传动带具有粗糙的上侧表面以及光滑的下侧表面，传动带跨越两个腔体轴杆，使得其下侧表面接触两个腔体轴杆，并且其两端分别固定在发声膜的两侧；以及传动杆的上端与收声膜固定连接，下端与两个腔体轴杆之间的传动带的上侧表面接触。腔体轴杆之间的传动带的上侧表面接触。腔体轴杆之间的传动带的上侧表面接触。


技术研发人员：郝晨星 丁德云 孙方遒 郭浩 邵斌
受保护的技术使用者：北京九州一轨环境科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/22