产品参数

产品描述

由人工设计创造的周期性单元阵列结构，具有与自然界中物质所不同的超常负质量密度，负弹性模量，负折射，低频带隙低频超常吸收，亚波长频段物理性质的人工声学材料。低频振动与低频噪声控制一直是声学行业难题，传统材料和结构很难以较小尺寸或结构来控制尺寸较大低频声波。普通吸声材料因其单一的孔径和腔体结构，导致其在中低频范围内不具备较宽的吸声频段。
2019年为了有效地扩宽吸声频带和提升低频段的吸声系数，我们研究了一种多阶共振超表面吸收结构。在不增加结构尺寸的情况下，将一个或多个带有小孔的分隔板插入赫姆霍兹共振腔内部，实现多阶吸收机制。尤其是多阶共振超表面单元的第一个峰值几乎可以与一阶超表面结构的原始峰值保持相同的位置，而不是移到更高的频率，保持了原有的低频吸收性能。声学超材料代表了一种崭新的复合材料设计理念，根据人们的使用需求设计出所需要的吸声频段和吸隔声系数，人工超结构吸声体可以控制弹性波在阵列周期结构中的传播，从而实现弹性波在特定范围内的局域吸收、反射、折射、任意弯曲传播的意图。

一、超结构吸声单元的声学原理
（1）、声学虹吸效应
增加频段带宽吸声的有效办法是增加元胞腔体的数量，以获得多个不同的吸声频段峰值，通过峰值间的严格耦合便可得到连续的吸声带宽。当采用多腔元胞并联吸声时，为实现100%吸声其中一个元胞腔 体将全部入射声能量吸收，出现声波能量会集中流向这一单元的现象。
由于声压差导致声波粒子的集中流动，继而引发的声学虹吸效应。只有发生了声学虹吸效应的能量集中现象，多单元结构才能全部吸收入射能量而不产生反射声波，最终通过并联吸声结构实现宽带完美吸声的物理机理。

（2）、亥姆霍兹共振器多阶共振吸声机理
 本结构是由多阶亥姆霍兹共振器组成，由表面非等径微穿孔板、腔体框架、和带小孔的隔板组成。框架中的多层中央挡板将入射声波的路径延长，而隔板将声波的传播分成若干部分，这些组合的空腔等效为若干个共振腔，这些共振腔的组合减小了材料的厚度，可实现亚波长范围内的低频宽带吸声。

（3）、周期内多单元共振器并联带宽机理
 通过严格计算设计了数个(8~16)组合共振器吸声腔体并联结构，每个单元的吸声系数均在0.9以上，同时将对应各个频段下吸声单元进行耦合并联排列，加大了材料的吸声带宽。
（4）、微穿孔超表面与多阶共振单元组合
 材料结构表面借鉴了微穿孔板的吸声宽带特性， 保证多单元元胞的吸声峰值的同时扩大了单个峰值带宽，继而拓宽了多单元结构的整体吸声频带。采用理论公式和有限元分析方法计算，研究出吸声面积比、小孔直径、元胞腔体体积等具有结构参数的最佳匹配数值。最后将多种孔径的微穿孔板作为一种覆盖层贴附在单元表面时，将获得更完美的带宽吸声系数。

二、超结构产品特性及优点：
Ⅰ、低频大宽带吸声性能
人工设计的共振式声子单元能远低于Bragg频率的频段产生的弹性波带隙；能高效吸收低频段波长声能，且吸声频段较均质基体吸声材料宽出两个数量级。
大宽带吸收性能可保持空间内所需吸声频段曲线的平直性，有效降低空间混响时间而不会导致某些频段吸收缺失，而某些频段却混响时间过长导致的声质量环境不佳现象。

Ⅱ、亚波长体积
阵列周期性并联排列的吸声单元，其尺寸远小于入射波长尺寸的1/10，具有小尺寸控制大波长的优点。材料厚度仅为63mm，可控制1000Hz以下的低频弹性波的传播，进而有效提升空间使用容积。
传统吸声材料的吸声法则（α≈1）是材料厚度须大于或等于入射波长的1/4，以如上380Hz声波为例计算：依照公式
（C≈340m/s）,传统吸声材料的厚度则需要895mm厚度，而四阶超材料的厚度为72mm，仅为入射波长的1/13，极大缩小了材料的厚度尺寸。
Ⅲ、多频段超常吸收
多个不同体积的单元腔体，通过多阶排布的周期序列，使得其具有多个频段（300Hz~2500Hz）的超常吸声的性能。（α≥0.9）较高的吸声系数可节约吸声材料的使用量，为其他材料的设计应用创造更广的发挥空间，同时节约经济成本。
Ⅳ、薄膜虹吸效应
0.3mm薄膜穿孔结构具备良好的薄膜虹吸声能的效应，与多阶单元体形成良好的匹配更扩大了材料的吸声性能。

产品优势

案例图片

工厂图片