一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置-j9九游会真人

1.本实用新型涉及噪声控制领域，尤其是涉及一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置。


背景技术：

2.连续体中的束缚态是一种完全限制声波而没有辐射的状态，其辐射波位于连续谱内。对于两个同一位置的谐振腔，可以通过调整腔体的辐射损耗进行构造，从而实现对入射声波的控制。但目前的研究大多数针对是截面相同结构进行耦合，如公开号为cn105281599a的实用新型公开的一种采用声子晶体与机电赫姆霍兹谐振器式声能采集器，现有方案腔内声压放大系数较小，使得腔内声能密度较低，不利于制备具有吸声与声能采集的双功能器件。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置，结构更加简单、低频吸声性能好、鲁棒性强、整体构型简单易加工。
4.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置，包括相互嵌套设置的第一谐振腔和第二谐振腔，所述第二谐振腔位于第一谐振腔的内部，所述第一谐振腔和第二谐振腔为并联关系，所述第一谐振腔和第二谐振腔的腔体深度和截面边长均存在不同。
6.进一步地，所述第一谐振腔和第二谐振腔均为截面为圆形或多边形的中空柱状结构。
7.进一步地，所述第一谐振腔和第二谐振腔的截面均为正四边形。
8.进一步地，所述装置为在481hz处的吸声装置，所述第一谐振腔的谐振腔边长和腔体深度分别为102mm和120mm；所述第二谐振腔的谐振腔边长和腔体深度分别为23mm和172.4mm。
9.进一步地，所述第二谐振腔位于所述第一谐振腔的中心。
10.进一步地，所述第二谐振腔的腔体深度大于所述第一谐振腔的腔体深度。
11.进一步地，所述第二谐振腔的截面边长小于所述第一谐振腔的截面边长。
12.进一步地，所述第一谐振腔和第二谐振腔的顶部位于同一平面上。
13.进一步地，所述第一谐振腔和第二谐振腔均为腔体深度为工作波长的四分之一的谐振腔。
14.进一步地，所述第一谐振腔和第二谐振腔的延伸方向相同。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
16.(1)本实用新型是基于连续体中的束缚态理论进行设计的，通过两个嵌套式的腔体的耦合作用，可在特定频率处将入射声波束缚在腔体内部，使结构没有反射波，极大的提
高了腔内的声能密度，能实现较高的吸声和声能增强效果。
17.(2)本实用新型的设计与传统吸声结构相比，声压放大系数明显增大，具有良好的鲁棒性，整体构型简单易加工，有望被应用于多功能声学器件的设计中。
18.(3)本实用新型通过调节结构参数可改变工作频率，可通过改变高度差实现结构吸声性能优化。
附图说明
19.图1为本发明实施例中提供的一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置的结构示意图；
20.图2为本发明实施例中提供的一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置的截面示意图；
21.图3为本发明实施例中提供的一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置的吸声结果图，实线为仿真结果，圆圈为实验结果，在481.1hz处的仿真吸声系数为0.9999，实验吸声系数为0.9878；
22.图4为本发明实施例中提供的一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置的声阻分布示意图；
23.图5为本发明实施例中提供的一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置的声抗分布示意图；
24.图6为本发明实施例中提供的一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置中的小腔内部声压与入射声压之比分布示意图；
25.图中，1、第一谐振腔，2、第二谐振腔。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
30.需要说明的是，术语“第一”、“第二”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一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
32.实施例1
33.如图1所示，本实施例提供一种基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置，包括相互嵌套设置的第一谐振腔1和第二谐振腔2，第二谐振腔2位于第一谐振腔1的内部，第一谐振腔1和第二谐振腔2在声学上是并联关系，第一谐振腔1和第二谐振腔2的腔体深度和截面边长均存在不同。
34.具体地，第一谐振腔1和第二谐振腔2均为截面为圆形、三角形、四边形或其它多边形的中空柱状结构，本实施例中采用正四边形的截面。
35.第二谐振腔2位于第一谐振腔1的中心。
36.第二谐振腔2的腔体深度大于第一谐振腔1的腔体深度。
37.第二谐振腔2的截面边长小于第一谐振腔1的截面边长。
38.第一谐振腔1和第二谐振腔2的顶部位于同一平面上。
39.第一谐振腔1和第二谐振腔2的延伸方向相同，本实施例中均沿竖直方向延伸。
40.第一谐振腔1和第二谐振腔2均为腔体深度为工作波长的四分之一的谐振腔。两个耦合谐振腔可在特定频率处将入射声波束缚在腔体内部，从而实现完美吸声。该结构可有效束缚低频声波，通过调节结构参数可改变工作频率，将特定频率的声波束缚在腔体内部，实现完美吸声。该装置设计结构简单易于加工。
41.优选的，四边形为正四边形。本实施例中，如图2所示，装置为在481hz处的吸声装置，第一谐振腔1的谐振腔边长w1和腔体深度l1分别为102mm和120mm；第二谐振腔2的谐振腔边长w2和腔体深度l2分别为23mm和172.4mm。
42.本实施例中对该基于连续体中束缚态的吸声及声能增强装置进行仿真试验，如图3所示，实线为该装置的吸声仿真结果，圆圈为实验结果，实线为仿真结果，圆圈为实验结果，在481.1hz处的仿真吸声系数为0.9999，实验吸声系数为0.9878；如图4所示，为该装置的声阻分布；如图5所示，为该装置的声抗分布；如图6所示，为该装置中的小腔内部声压与入射声压之比；由此可见，本方案装置在特定频率处将入射声能汇聚在腔体内部，使结构没有反射波，极大的提高了腔内的声能密度，能实现较高的吸声和声能增强效果。
43.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。