本發(fā)明涉及噪聲控制的聲學(xué)材料，特別是涉及一種聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)及單胞組合體。
背景技術(shù)：
1、在日常生活中，環(huán)境噪聲帶來了許多不利影響。為了降低或消除噪聲的不利影響，我們需要對噪聲進行控制。根據(jù)噪音的產(chǎn)生、傳播和接收，我們可以在聲源處抑制噪聲、在聲傳播途徑中控制噪聲或者在聲音接收處控制。在這三種控制方式當(dāng)中，在聲傳播途徑中的控制噪聲是最普遍技術(shù)。目前對噪聲的主要控制方式是通過增加隔音結(jié)構(gòu)厚度，但是這種方式往往要占據(jù)很大的空間，所需成本巨大。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)及單胞組合體，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，單胞結(jié)構(gòu)尺寸小且易于組合，能夠有效地降低不同頻率的噪聲，降噪成本低。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
3、本發(fā)明提供一種聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，所述聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)為亞波長結(jié)構(gòu)，包括嵌套連接的第一亥姆霍茲共振腔體和第二亥姆霍茲共振腔體；
4、所述第一亥姆霍茲共振腔體包括第一圓柱形腔體，所述第一圓柱形腔體的一端向內(nèi)凹陷形成圓臺形嵌接槽，另一端中部設(shè)有出口，所述圓臺形嵌接槽與所述第一圓柱形腔體共軸線，所述圓臺形嵌接槽的槽口直徑與所述第一圓柱形腔體的直徑相等，所述圓臺形嵌接槽的槽底直徑小于槽口直徑，所述圓臺形嵌接槽的槽底與所述第一圓柱形腔體的出口端面之間存在間隙；
5、所述第二亥姆霍茲共振腔體包括同軸線相互連接的圓柱段和圓臺段，所述圓柱段的一端與所述圓臺段的大端連接，另一端端面中部設(shè)有進口，所述圓柱段的直徑小于所述第一圓柱形腔體的直徑，并與所述圓臺段的大端直徑相等，所述圓柱段的高度小于所述第一圓柱形腔體的高度，所述圓臺段嵌設(shè)于所述圓臺形嵌接槽內(nèi)且兩者共軸線設(shè)置，所述圓臺段的小端固定于所述圓臺形嵌接槽的槽底，所述圓臺段的小端直徑不小于所述出口和所述進口的直徑，所述圓臺段的小端直徑小于所述圓臺形嵌接槽的槽底直徑，所述圓臺段的小端為開口端，所述圓臺形嵌接槽的槽底設(shè)有與所述圓臺段的小端開口大小相等且共軸線的通孔，所述圓臺段的高度大于所述圓臺形嵌接槽的槽深。
6、優(yōu)選地，所述第一圓柱形腔體內(nèi)部設(shè)有圓形隔板，所述圓形隔板設(shè)置于所述圓臺形嵌接槽的槽底背向槽口的一側(cè)，所述圓形隔板與所述圓臺形嵌接槽共軸線設(shè)置，所述圓形隔板的一端與所述圓臺形嵌接槽的槽底固定連接，另一端固定于所述第一圓柱形腔體的出口端面上，所述圓形隔板上沿周向方向均布有多個微孔。
7、優(yōu)選地，所述第一圓柱形腔體的直徑為d，50mm≤d≤200mm，高度為l，15mm≤l≤75mm；所述圓柱段的直徑為d1，49mm≤d1≤199mm，高度為l1，1mm≤l1≤30mm。
8、優(yōu)選地，所述圓臺段的高度與所述圓臺形嵌接槽的槽深的差值為l2，2mm≤l2≤8mm；所述圓臺形嵌接槽的槽底距離所述第一圓柱形腔體的出口端面的距離為l3，4mm≤l3≤10mm。
9、優(yōu)選地，所述圓臺段的小端直徑為t，20mm≤t≤100mm；所述圓臺形嵌接槽的槽底半徑與所述圓臺段的小端半徑差值為t1，2mm≤t1≤5mm。
10、優(yōu)選地，所述出口和所述進口的直徑相等。
11、優(yōu)選地，所述微孔的半徑為r孔，0.5mm≤r孔≤2mm，所述圓形隔板的穿孔率為2％-5％。
12、優(yōu)選地，所述出口連接有出口管，所述出口管的高度為l4，1mm≤l4≤10mm。
13、優(yōu)選地，所述第一亥姆霍茲共振腔體和所述第二亥姆霍茲共振腔體為一體成型結(jié)構(gòu)。
14、本發(fā)明還提供一種聲學(xué)超材料單胞組合體，所述聲學(xué)超材料單胞組合體為以上所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)中的任意一種、兩種或多種的組合，各所述聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)呈周期性排布。
15、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：
16、本發(fā)明提供的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，通過亞波長尺度的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(即結(jié)構(gòu)尺寸遠小于聲波傳播的波長)實現(xiàn)對聲波的調(diào)制。該聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)吸聲材料相比，吸聲超材料單胞結(jié)構(gòu)的尺寸更小，使得其在空間有限的場景中更容易實現(xiàn)降噪效果。同時，當(dāng)多個吸聲超材料單胞結(jié)構(gòu)進行組合時，即本發(fā)明提供的聲學(xué)超材料單胞組合體，可以實現(xiàn)寬頻降噪的效果，能夠覆蓋更廣泛的頻率范圍，從而更有效地降低不同頻率的噪聲。由于吸聲超材料單胞結(jié)構(gòu)的尺寸小且易于組合，可以根據(jù)實際需求和空間條件進行靈活設(shè)計，降噪成本低。
1.一種聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)為亞波長結(jié)構(gòu)，包括嵌套連接的第一亥姆霍茲共振腔體和第二亥姆霍茲共振腔體；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第一圓柱形腔體內(nèi)部設(shè)有圓形隔板，所述圓形隔板設(shè)置于所述圓臺形嵌接槽的槽底背向槽口的一側(cè)，所述圓形隔板與所述圓臺形嵌接槽共軸線設(shè)置，所述圓形隔板的一端與所述圓臺形嵌接槽的槽底固定連接，另一端固定于所述第一圓柱形腔體的出口端面上，所述圓形隔板上沿周向方向均布有多個微孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第一圓柱形腔體的直徑為d，50mm≤d≤200mm，高度為l，15mm≤l≤75mm；所述圓柱段的直徑為d1，49mm≤d1≤199mm，高度為l1，1mm≤l1≤30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述圓臺段的高度與所述圓臺形嵌接槽的槽深的差值為l2，2mm≤l2≤8mm；所述圓臺形嵌接槽的槽底距離所述第一圓柱形腔體的出口端面的距離為l3，4mm≤l3≤10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述圓臺段的小端直徑為t，20mm≤t≤100mm；所述圓臺形嵌接槽的槽底半徑與所述圓臺段的小端半徑差值為t1，2mm≤t1≤5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述出口和所述進口的直徑相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述微孔的半徑為r孔，0.5mm≤r孔≤2mm，所述圓形隔板的穿孔率為2％-5％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述出口連接有出口管，所述出口管的高度為l4，1mm≤l4≤10mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第一亥姆霍茲共振腔體和所述第二亥姆霍茲共振腔體為一體成型結(jié)構(gòu)。
10.一種聲學(xué)超材料單胞組合體，其特征在于：所述聲學(xué)超材料單胞組合體為權(quán)利要求1～9中所述的聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)中的任意一種、兩種或多種的組合，各所述聲學(xué)超材料單胞結(jié)構(gòu)呈周期性排布。