一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置

1.本发明涉及降噪技术领域，尤其涉及一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置。


背景技术：

2.近几年，工业强国与污染大户的平衡问题逐渐显现，电力设备所产生的低频噪声污染给人们的生活带来诸多不便，是当今社会公认的环境问题之一，可能潜在影响人们的健康水平。因此，如何消除低频噪声以及成为有关学者研究的重点。
3.长期以来，由于传统的降噪材料在振动与噪声控制方面的使用有很大的局限性，基于隔声的质量定律，如果要实现大波长的低频噪音的隔绝，需要采用厚度很大或者密度非常大的材料，这就导致现有的轻量化隔音材料无法有效抑制低频噪音，而能够抑制低频噪音的又体积、重量较大，不能满足对空间的要求，难以应用于轻量化结构。
4.因此，人们亟需一种能够有效抑制低频噪音，且轻量化的解决方案。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置，用以解决现有技术中轻量化的降噪手段无法抑制低频噪音的问题。
6.为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种吸隔声抑制型降噪声子晶体，包括：
8.外框体，所述外框体内部中空，所述外框体上开设有第一收音孔和第二收音孔；
9.共振体，连接于所述外框体内，所述第一收音孔的开口方向朝向所述共振体，所述共振体用于受从所述第一收音孔入射的声波激励进行共振；
10.腔体板，所述腔体板连接于所述外框体内，并和所述外框体的内壁合围成独立的共振空间，所述第二收音孔连通所述共振空间以构成亥姆霍兹腔。
11.进一步的，所述共振体包括柔性薄膜和质量块，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体内，所述柔性薄膜的膜面朝向所述第一收音孔，所述质量块连接于所述柔性薄膜。
12.进一步的，所述腔体板和所述第二收音孔均为多个，多个所述第二收音孔和多个所述共振空间一一对应地连通，多个所述共振空间等距地环绕所述柔性薄膜边缘设置，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体的内壁以及所述腔体板。
13.进一步的，所述外框体为多棱柱形状的壳体，所述外框体的多个棱边和多个所述腔体板一一对应，所述腔体板为弧形板，所述腔体板包括两个弧形边和两个直边，两个所述直边相平行且分别连接所述外框体中相邻的两个内侧壁，两个所述弧形边分别连接于所述外框体的两个内端面，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体的内侧壁及所述腔体板。
14.进一步的，所述质量块连接于所述柔性薄膜的中心。
15.进一步的，所述第一收音孔和多个所述第二收音孔均开设于所述外框体的同一个端面，所述第一收音孔开设于所述外框体端面的中心，多个所述第二收音孔分别开设于所
述外框体端面的棱角。
16.进一步的，所述柔性薄膜的泊松比为0.4～0.5，所述柔性薄膜的杨氏模量为1.96～2.06
×
105pa，所述柔性薄膜的密度为980～1030kg
·
m3；所述质量块的泊松比为0.23～0.32，所述质量块的杨氏模量为1.1～2.0
×
105pa，所述质量块的密度为7870～11370kg
·
m3；所述外框体的泊松比为0.3～0.5，所述外框体的杨氏模量为7.0～7.2
×
105pa，所述外框体的密度为2630～2850kg
·
m3。
17.进一步的，所述共振空间内填充有共振介质。
18.第二方面，本发明还提供一种声学超材料，包括多个如上述任一项所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体。
19.第三方面，本发明还提供一种降噪装置，包括上述声学超材料。
20.本发明提供一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置，其包括外框体、共振体和腔体板，其中所述外框体内部中空，所述外框体上开设有第一收音孔和第二收音孔，共振体连接于所述外框体内，所述第一收音孔的开口方向朝向所述共振体，所述共振体用于受从所述第一收音孔入射的声波激励进行共振，所述腔体板连接于所述外框体内，并和所述外框体的内壁合围成独立的共振空间，所述第二收音孔连通所述共振空间以构成亥姆霍兹腔。声波从第一收音孔进入外框体内激励共振体共振，从第二收音孔进入亥姆霍兹腔，达到吸声的效果。相比于现有技术，本发明将局域共振和亥姆霍兹消声两种方式相结合，具备两种方式的优点，拥有更宽的隔声频段范围，特别是针对低频噪音尤为有效，同时，本发明的几何设计相对独特且简单，体积小，拥有空间优势，具备轻质化，易加工，便于生产等特点，实现“小尺寸吸收大波长”。此外，本发明还可以通过改变其结构、厚度等参数来调节其声学特性，从而实现对声波的调控，这种调节性能在传统的降噪手段中往往难以实现。
附图说明
21.图1为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例的结构示意图；
22.图2为图1的剖视图；
23.图3为图1另一个方向的剖视图；
24.图4为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中的理论原理示意图；
25.图5为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中结构仿真示意图；
26.图6为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中的网格划分示意图；
27.图7为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中的声损失曲线；
28.图8为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中xy边界条件选择图；
29.图9为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中第一布里渊区的示意图；
30.图10为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中的单元体能带曲线；
31.图11为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中115hz振动模态图；
32.图12为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中117hz振动模态图；
33.图13为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中126hz振动模态图；
34.图14为本发明提供的吸隔声抑制型降噪声子晶体一实施例中120hz声压分布图。
具体实施方式
35.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
36.首先对文中出现的技术名词进行解释：
37.亥姆霍兹腔：即亥姆霍兹共振腔(helmholtz resonator)，又称亥姆霍兹腔(helmholtz腔)、亥姆霍兹消声器(helmholtz消声器)、亥姆霍兹吸声器(helmholtz吸声器)等，是一种传统的声学吸声器件，是用来吸声的基本的声学结构，由著名德国物理学家hermann von helmholtz于19世纪50年代提出，最早用来鉴别声音中的频率成分。测量时将声源置于底部开孔，顶部细孔置于耳侧即可。
38.mfh：即mass film and helmholtz的简称，意义为柔性薄膜、质量环和亥姆霍兹腔的组合，本文中吸隔声抑制型降噪声子晶体可以简称为mfh声子晶体(或mfh单胞等)，声学超材料可以简称为mfh材料。
39.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。
40.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
41.本发明以局域共振、亥姆霍兹吸声理论为基础，打破了传统材料在低频噪声抑制中的诸多限制，其通过巧妙地设计可表现出独特的声学性能，例如负等效模量、负折射等不符合自然规律的特质，而这些特质也使其具有良好低频吸隔声性能且保持轻的重量和小的体积，并且，作为一种在人工周期型结构研究中提出的可人为调控的亚波长结构，通过调节声学超材料的各种几何与材料参数，可以令声波在经过声学超材料时，传播方向与传播强度发生变化。本发明可以用于降低电力设备运行时产生的低频噪声，并同时实现轻质化，小体积，为隔声降噪结构的低频和宽带设计提供参考。
42.本发明能够解决的问题如下：
43.1.解决了用传统材料在低频噪声抑制中的诸多限制，拥有较好的低频隔声效果；
44.2.结构相对轻质化，体积小，拥有较好的经济性和便利性；
45.3.材料厚度小，能满足对空间的要求；
46.4.重量较轻，能应用于轻量化结构；
47.5.成本较低，利于推广应用。
48.本发明提供了一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料和降噪装置，以下分别进行说明。
49.结合图1～3所示，本发明的一个具体实施例，公开了一种吸隔声抑制型降噪声子晶体，包括外框体1、共振体2和腔体板3，其中所述外框体1内部中空，所述外框体1上开设有第一收音孔11和第二收音孔12，共振体2连接于所述外框体1内，所述第一收音孔11的开口方向朝向所述共振体2，所述共振体2用于受从所述第一收音孔11入射的声波激励进行共振，腔体板3连接于所述外框体1内，并和所述外框体1的内壁合围成独立的共振空间，所述第二收音孔12连通所述共振空间以构成亥姆霍兹腔。
50.本发明采用了局域共振及亥姆霍兹腔结合的方式，声波从第一收音孔11进入外框
体1内激励共振体2共振(即所述局域共振)，从第二收音孔12进入亥姆霍兹腔，达到吸声的效果。
51.具体地，在一个优选的实施例中，所述外框体1为多棱柱形状的壳体，如正方体，六棱柱等。此种结构方便组合并且方便内部的成型。
52.进一步的，在一个优选的实施例中所述第一收音孔11和多个所述第二收音孔12均开设于所述外框体1的同一个端面，所述第一收音孔11开设于所述外框体1端面的中心，多个所述第二收音孔12分别开设于所述外框体1端面的棱角。第一收音孔11和第二收音孔12均用于接受入射的声波，可以理解的是，实际中根据具体应用情况的不同，二者的相对位置关系也可以灵活调整。
53.在一个优选的实施例中，所述共振体2包括柔性薄膜21和质量块22，所述柔性薄膜21的边缘连接于所述外框体1内，所述柔性薄膜21的膜面朝向所述第一收音孔11，所述质量块22连接于所述柔性薄膜21。可以理解的是，实际中也可以采用其他的现有的能够跟随声波产生共振的结构作为所述共振体2。
54.在一个优选的实施例中，所述质量块22连接于所述柔性薄膜21的中心。这样能够使柔性薄膜21达到最好的共振效果。
55.上述共振体2主要用于局域共振消声，在局域共振方面，柔性薄膜21与质量块22构成的等效“弹簧—振子”模型在特定频率的入射声波下的共振模式与行波相互作用，从而抑制波的传播，所控制的声音的波长可以远大于其结构尺寸，局域共振的吸声效果取决于其材料参数的选择，例如柔性薄膜21的张力、厚度、密度和质量块22的位置、大小、密度以及声学阻抗等。通过调整这些参数，可以达到对噪声的有效控制。
56.进一步的，在一个优选的实施例中，所述腔体板3和所述第二收音孔12均为多个，多个所述第二收音孔12和多个所述共振空间一一对应地连通，多个所述共振空间等距地环绕所述柔性薄膜21边缘设置，所述柔性薄膜21的边缘连接于所述外框体1的内壁以及所述腔体板3。
57.在一个优选的实施例中，所述外框体1的多个棱边和多个所述腔体板3一一对应，所述腔体板3为弧形板，所述腔体板3包括两个弧形边和两个直边，两个所述直边相平行且分别连接所述外框体1中相邻的两个内侧壁，两个所述弧形边分别连接于所述外框体1的两个内端面，所述柔性薄膜21的边缘连接于所述外框体1的内侧壁及所述腔体板3。
58.如此布局使得整个单元体的结构方便成形制造，同时也能保证局域共振和亥姆霍兹消声两种方式的有效性。
59.在一个优选的实施例中，所述共振空间内填充有共振介质，以提高共振消声效果，本实施例中，共振介质即为空气。
60.上述结构主要用于进行亥姆霍兹消声，充满空气的亥姆霍兹腔能够基于共振消声的原理，当声波从第二收音孔12进入腔体时，会激发腔内的空气共振。这种共振可以将一部分声波能量转化为腔内气体的热能和动能，从而达到吸声的效果，而当声波频率与腔体固有频率匹配时，共振效应最强，从而使腔体吸收更多的声能，亥姆霍兹腔的吸声效果取决于腔体的几何形状、腔内气体的密度和粘度，以及填充材料的种类和密度等因素。实施时通过调整这些参数，从而实现对不同频率的声波进行吸收。
61.进一步的，在一个优选的实施例中，所述柔性薄膜21的泊松比为0.49，所述柔性薄
膜21的杨氏模量为2
×
105pa，所述柔性薄膜21的密度为980kg
·
m3；所述质量块22的泊松比为0.49，所述质量块22的杨氏模量为2
×
105pa，所述质量块22的密度为980kg
·
m3；所述外框体1的泊松比为0.49，所述外框体1的杨氏模量为2
×
105pa，所述外框体1的密度为980kg
·
m3。
62.基于上述范围内制造的吸隔声抑制型降噪声子晶体能够具有较好的低频噪音消声效果。
63.本发明还提供一更加详细的实施例，用以更加清楚地说明上述吸隔声抑制型降噪声子晶体：
64.本实施例中，腔体板3的直边长度为30.5mm，弧形边的半径为14mm，腔体板3的厚度为1mm，第二收音孔12的半径为0.4mm；外框体1的外边长为37mm，侧面厚为1mm，端面厚为2mm；质量块22为圆柱体状，其半径为2.5mm，高度为1mm；柔性薄膜21边缘和腔体板3连接处的缺口圆弧半径为14mm，柔性薄膜21的厚度为0.5mm。
65.本实施例中柔性薄膜21、质量块22以及外框体1的材料参数如为：所述柔性薄膜的泊松比为0.4～0.5，所述柔性薄膜的杨氏模量为1.96～2.06
×
105pa，所述柔性薄膜的密度为980～1030kg
·
m3；所述质量块的泊松比为0.23～0.32，所述质量块的杨氏模量为1.1～2.0
×
105pa，所述质量块的密度为7870～11370kg
·
m3；所述外框体的泊松比为0.3～0.5，所述外框体的杨氏模量为7.0～7.2
×
105pa，所述外框体的密度为2630～2850kg
·
m3。
66.后文将对上述实施例中的吸隔声抑制型降噪声子晶体进行仿真，以证明其有效性，在阐述具体的仿真过程之前，现介绍本发明所基于的降噪理论：
67.在质量定律中，声音经过不同形式的隔声结构时，会因结构材料属性和形状等因素发生不同程度的透射，透射系数的高低直接决定隔声结构隔声效果的高低，隔声效果通常需要用到插入损失和传递损失等参数来评定。计算中采取平面波作为入射声场，通过声波的传播方程来推导综合性声学超材料结构的传递损失计算方法。
68.图4为平面波在介质中传播和转换的简化模型，模型包括两边的完美匹配层(pml)和空气腔以及图中灰色区域od处的声学超材料结构(例如本发明中的吸隔声抑制型降噪声子晶体)。两边空气的声阻抗假设为ρ0c0，完美匹配层作为无反射吸收边界可以最大程度的减小边界对声场的影响。简化模型的平面波方程可以写为：
[0069][0070]
其中，p
i0
为入射声压，p
r0
为反射声压，p
t0
为透射声压。s1为入射平面的面积，s2为出射平面的面积，
[0071]
传声损失tl的定义如下：
[0072][0073]
其中w
in
与w
out
分别为入射声能和出射声能。
[0074]
本实施例中柔性薄膜21的震动方程为：
[0075][0076]
其中，t为柔性薄膜21的张力，σ为薄膜面密度；为二维直角坐标拉普拉斯算符。
[0077]
对于一般的亥姆霍兹腔来说，当其腔体开孔处(即本实施例中的第二收音孔12)受到声压为p＝pae
jωt
的声波作用时，可以将其简化为一个进行阻尼受迫振动的弹簧振子系统，其中振子为开孔处的气体，弹簀为腔内气体，其振动方程可以表示为：
[0078][0079]
其中，ma为声质量，ra为声阻，ca为声容，v为开孔处空气速度，s为开孔面积，u定义为体积速度。
[0080]
基于上述降噪理论，本发明的仿真过程如下：
[0081]
如图5所示，在comsol multiphysics5.6中将设计的吸隔声抑制型降噪声子晶体采用压力声学模块和结构力学模块进行计算。当柔性薄膜21以薄板形式计算时，可以通过结构力学模块中的三维固体力学模块进行计算，利用自身刚度来代替预应力效果。由于薄膜平铺面积相对于薄膜厚度差距过大，为了保证计算精度，这种计算方法通常需要划分大量的有限元网格，最后为考虑大量的迭代计算会减缓计算速度便引入线性几何方式。
[0082]
对吸隔声抑制型降噪声子晶体进行有限元模型的建立，图6为声学超材料的网格划分示意图，介质为空气，设置平面波辐射和对应的入射面与出射面，利用软件中的声固耦合物理场模块，联合有限元及边界元法进行声学性能仿真求解模型的传递损失曲线。
[0083]
柔性薄膜21上下表面设定两部分空气层(设定声速为343m/s)：设定柔性薄膜21上部空气层为入射声压面，并设置声压幅值p0＝1.0pa，平面波从法向入射至柔性薄膜21；柔性薄膜21下部空气层定义为透射声压面；上下两部分空气层的四周均定义为完全反射表面，用以模拟阻抗管试验。通过仿真分析，分别获取入射及透射声压面的平均声压幅值pi和p
t
，采用式计算其吸声系数：
[0084]
[0085]
其对应在comsol multiphysics5.6a中的传输曲线如图7所示：
[0086]
传声损失曲线图像是通过测量材料隔声性能所获得的结果，一般由横轴表示频率，纵轴表示传声损失，从曲线图中确定在10～1000hz频段整体拥有较好的传声损失，声音能量强度有明显的下降，本吸隔声抑制型降噪声子晶体的隔声频带宽且拥有较好的低频降噪效果。
[0087]
当噪声在传播时产生一定的频率与声学超材料的固有频率达到一致时，声学超材料表面会出现抑制或者禁止，这就是声带隙现象。声学超材料有着特有的声带隙来抑制噪声的传播，对而声学超材料进行研究的主要方面之一即为是否存在带隙，以及带隙出现的位置。在局域共振型声学超材料结构中，单独的元细胞的散射体主要对结构的共振特性起到了决定性作用，其本身具有的结构周期性和对称性对声音的抑制特性影响不大。利用comsol multiphysics5.6a软件对mfh声子晶体进行模态振动仿真，建立如图8所示的模型并对xy边设置floquet周期边界条件，设置好参数，进行参数化扫描设定的参数k
x
，ky的范围从0到π/a(a为晶格常数)，实现对覆盖不可约布里渊区边缘的波数进行扫描，原理如图9所示，对声子晶体的频率响应进行计算，主要是对其周期性晶胞展及其周期性结构条件展开研究。而对于不可约布里渊区(简称ibz)在被波矢覆盖的可约束范围内和平面二维特性中ibz在开始区域γ经过横向平移到达x，再由x经过竖直平移到达m，经m后回到初始位置γ即称为一个布里渊区。
[0088]
吸隔声抑制型降噪声子晶体的能带曲线是能够通过描述声波在材料中的色散关系表征声波在该材料中的传播性质，即声波频率与波矢之间的关系，其对应在comsol multiphysics5.6a中的振动能带曲线如图10所示，可以得知在115hz和126hz之间存在声带隙现象。具体来说，如图11～13所示在115hz时，薄膜有两处形变方向与声波传播方向一致，另外两处形变方向与声波传播方向相反；而在117hz时，所有形变方向都与声波传播方向相反；此外，在带隙频段，即120hz时，图14中mfh单胞的声压分布显示声音传播受到了大幅度阻碍；而在126hz时，抑制性形变又回到了一半。
[0089]
本发明还提供一种声学超材料，包括多个上述任意实施例所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体。可以理解的是，本实施例中的声学超材料可以完全由上述吸隔声抑制型降噪声子晶体排列组成，也可以由上述吸隔声抑制型降噪声子晶体结合其他材料构成。
[0090]
本发明还提供一种降噪装置，包括上述声学超材料。可以理解的是，本实施例中的降噪装置可以为任意包含上述声学超材料的设施或设备，例如覆盖有上述声学超材料的墙面，或者外层覆盖有上述声学超材料的载具(如车辆、船舶、列车)等。
[0091]
本发明提供一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置，其包括外框体1、共振体2和腔体板3，其中所述外框体1内部中空，所述外框体1上开设有第一收音孔11和第二收音孔12，共振体2连接于所述外框体1内，所述第一收音孔11的开口方向朝向所述共振体2，所述共振体2用于受从所述第一收音孔11入射的声波激励进行共振，所述腔体板3连接于所述外框体1内，并和所述外框体1的内壁合围成独立的共振空间，所述第二收音孔12连通所述共振空间以构成亥姆霍兹腔。声波从第一收音孔11进入外框体1内激励共振体2共振，从第二收音孔12进入亥姆霍兹腔，达到吸声的效果。相比于现有技术，本发明将局域共振和亥姆霍兹消声两种方式相结合，具备两种方式的优点，拥有更宽的隔声频段范围，特别是针对低频噪音尤为有效，同时，本发明的几何设计相对独特且简单，体积小，拥有空
间优势，具备轻质化，易加工，便于生产等特点，实现“小尺寸吸收大波长”。此外，本发明还可以通过改变其结构、厚度等参数来调节其声学特性，从而实现对声波的调控，这种调节性能在传统降噪手段中往往难以实现。
[0092]
可见，与现有的技术相比，本发明的优点是:
[0093]
1.在10～1000hz低频段内拥有几个隔声峰，整体上也拥有较好的低频隔声效果；
[0094]
2.大范围调节性能：可以通过改变其结构、厚度等参数来调节其声学特性，从而实现对声波的调控。这种调节性能在传统材料中往往难以实现。
[0095]
3.可控制性强：制备和加工工艺相对成熟，可以通过电子束曝光、光刻等方法精确控制其结构和性能，从而实现对声波的高度控制和优化。
[0096]
4.轻质化和易加工：可以采用多种材料构成，因此可以实现轻质化，同时它的结构也具有一定的可加工性，便于实现大规模制造和应用。
[0097]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，包括：外框体，所述外框体内部中空，所述外框体上开设有第一收音孔和第二收音孔；共振体，连接于所述外框体内，所述第一收音孔的开口方向朝向所述共振体，所述共振体用于受从所述第一收音孔入射的声波激励进行共振；腔体板，所述腔体板连接于所述外框体内，并和所述外框体的内壁合围成独立的共振空间，所述第二收音孔连通所述共振空间以构成亥姆霍兹腔。2.根据权利要求1所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述共振体包括柔性薄膜和质量块，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体内，所述柔性薄膜的膜面朝向所述第一收音孔，所述质量块连接于所述柔性薄膜。3.根据权利要求2所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述腔体板和所述第二收音孔均为多个，多个所述第二收音孔和多个所述共振空间一一对应地连通，多个所述共振空间等距地环绕所述柔性薄膜边缘设置，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体的内壁以及所述腔体板。4.根据权利要求3所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述外框体为多棱柱形状的壳体，所述外框体的多个棱边和多个所述腔体板一一对应，所述腔体板为弧形板，所述腔体板包括两个弧形边和两个直边，两个所述直边相平行且分别连接所述外框体中相邻的两个内侧壁，两个所述弧形边分别连接于所述外框体的两个内端面，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体的内侧壁及所述腔体板。5.根据权利要求4所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述质量块连接于所述柔性薄膜的中心。6.根据权利要求5所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述第一收音孔和多个所述第二收音孔均开设于所述外框体的同一个端面，所述第一收音孔开设于所述外框体端面的中心，多个所述第二收音孔分别开设于所述外框体端面的棱角。7.根据权利要求6所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述柔性薄膜的泊松比为0.4～0.5，所述柔性薄膜的杨氏模量为1.96～2.06
×
105pa，所述柔性薄膜的密度为980～1030kg
·
m3；所述质量块的泊松比为0.23～0.32，所述质量块的杨氏模量为1.1～2.0
×
105pa，所述质量块的密度为7870～11370kg
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m3；所述外框体的泊松比为0.3～0.5，所述外框体的杨氏模量为7.0～7.2
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105pa，所述外框体的密度为2630～2850kg
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m3。8.根据权利要求1所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述共振空间内填充有共振介质。9.一种声学超材料，其特征在于，包括多个如权利要求1～8任一项所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体。10.一种降噪装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的声学超材料。

技术总结
本发明涉及一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置，其包括外框体、共振体和腔体板，其中外框体内部中空，外框体上开设有第一收音孔和第二收音孔，共振体连接于外框体内，共振体用于受从第一收音孔入射的声波激励进行共振，腔体板连接于外框体内，并和外框体的内壁合围成独立的共振空间，第二收音孔连通共振空间以构成亥姆霍兹腔。相比于现有技术，本发明将局域共振和亥姆霍兹消声两种方式相结合，具备两种方式的优点，拥有更宽的隔声频段范围，特别是针对低频噪音尤为有效，同时，本发明的几何设计相对独特且简单，体积小，拥有空间优势，具备轻质化，易加工等特点。易加工等特点。易加工等特点。


技术研发人员：付波 杜军亚 李超顺 赵熙临 游笔佳 杨勇康 方文俊 马瑾璁
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/4