一种基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体
本发明涉及声学超表面相关领域，尤其涉及一种基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体。
背景技术：
1、如何在室内产生低频均匀漫反射声场是房间声学中的一个重要的问题。基于二次余数序列设计单元深度的经典施罗德扩散体，作为一类优秀的漫反射扩散体在建筑声学中的诸多场合得到广泛应用。然而，这类传统施罗德扩散体在低频条件下有着厚度过大、表面不平整等问题，使得在室内形成均匀扩散的低频声场的装置尤为笨重且不美观。
技术实现思路
1、发明目的：本发明旨在提供一种用于室内低频声场均匀漫反射的轻薄漫反射声学扩散体。
2、技术方案：本发明所述的基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，包括两组左右对称设置的声学扩散体单元，声学扩散体单元包括若干个子单元，每个子单元为表面覆盖一层薄膜的共振腔室，对称轴处还设有中心子单元，中心子单元为实心单元，所有子单元水平排列。
3、覆膜声学超表面，作为人为设计的亚波长结构，常设计为利用其共振特性作为降噪隔声的手段，而本发明薄膜与超薄共振腔的结合，在特定频段激发共振还可以使声波反射相位发生突变，可用于克服传统施罗德扩散体在低频下的困难，对室内声学设计有着重要意义。
4、优选的，所述轻薄声学扩散体用于室内低频声波均匀漫反射，所述低频声波频段为650hz到800hz。
5、优选的，所述轻薄声学扩散体长度为低频声波的波长λ0的3.5倍，宽度为低频声波的波长λ0的一半，厚度为λ0/60。
6、优选的，所述波长λ0为中心频率725hz对应的波长。
7、优选的，所述薄膜为均匀的橡胶薄膜，密度为1100kg/m3，杨氏模量为1.49mpa，泊松比为0.49。
8、优选的，所述共振腔室为方体型，薄膜为边长为0.45λ0的方形薄膜，厚度t为1mm，薄膜的边界固定在共振腔室开口处。
9、优选的，所述共振腔室由钢制成，共振腔室内部为空气。
10、优选的，所述共振腔室钢制外壳密度为7800kg/m3，杨氏模量为200gpa，泊松比为0.3。
11、优选的，所述声学扩散体单元包括3个子单元，共振腔室长度和宽度均为0.5λ0，厚度为λ0/60，其内部空气层长度与宽度均为0.45λ0，空气层厚度从对称轴处向两侧依次为5.9mm、4.9mm和5.3mm。
12、有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、相比较厚重的传统施罗德扩散体，本发明更加轻薄、易于安装，声学扩散体长度为低频声波的波长λ0的3.5倍，宽度为低频声波的波长λ0的一半，厚度仅仅为λ0/60；2、本发明将薄膜与超薄共振腔相结合，在低频声波频段激发共振，同时使得声波反射相位发生突变，用于克服传统施罗德扩散体在低频下的困难；3、本发明使用钢与橡胶包膜，用料更为节省，造价成本低廉；4、从结构外观上看，本发明外观更加平整，无外露孔洞，视觉上更加美观；5、从设计上看，本发明结构简单易于调节，可根据实现需要调整结构，具有设计灵活性；6、本发明采用模块的设计思路，可将不同模块任意组合满足多种扩散声场设计需求。
技术特征：
1.一种基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，包括两组左右对称设置的声学扩散体单元，声学扩散体单元包括若干个子单元，每个子单元为表面覆盖一层薄膜的共振腔室，对称轴处还设有中心子单元，中心子单元为实心单元，所有子单元水平排列。
2.根据权利要求1所述基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，所述轻薄声学扩散体用于室内低频声波均匀漫反射，所述低频声波频段为650hz到800hz。
3.根据权利要求2所述基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，所述轻薄声学扩散体长度为低频声波的波长λ0的3.5倍，宽度为低频声波的波长λ0的一半，厚度为λ0/60。
4.根据权利要求3所述基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，所述波长λ0为中心频率725hz对应的波长。
5.根据权利要求2所述基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，所述薄膜为均匀的橡胶薄膜，密度为1100kg/m3，杨氏模量为1.49mpa，泊松比为0.49。
6.根据权利要求2所述基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，所述共振腔室形状为长方体，薄膜为边长为0.45λ0的方形薄膜，厚度t为1mm，薄膜的边界固定在共振腔室开口处。
7.根据权利要求2所述基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，所述共振腔室由钢制成，共振腔室内部为空气。
8.根据权利要求2所述基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，所述共振腔室钢制外壳密度为7800kg/m3，杨氏模量为200gpa，泊松比为0.3。
9.根据权利要求1所述基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，其特征在于，所述声学扩散体单元包括3个子单元，共振腔室长度和宽度均为0.5λ0，厚度为λ0/60，其内部空气层长度与宽度均为0.45λ0，空气层厚度从对称轴处向两侧依次为5.9mm、4.9mm和5.3mm。
技术总结
本发明公开了一种基于覆膜共振腔的轻薄声学扩散体，包括两组左右对称设置的声学扩散体单元，声学扩散体单元包括若干个子单元，每个子单元为表面覆盖一层薄膜的共振腔室，对称轴处还设有中心子单元，中心子单元为实心单元，所有子单元水平排列。相比较厚重的传统施罗德扩散体，本发明更加轻薄、易于安装，声学扩散体长度为低频声波的波长λ<subgt;0</subgt;的3.5倍，宽度为低频声波的波长λ<subgt;0</subgt;的一半，厚度仅仅为λ<subgt;0</subgt;/60；本发明将薄膜与超薄共振腔相结合，在低频声波频段激发共振，同时使得声波反射相位发生突变，用于克服传统施罗德扩散体在低频下的困难；本发明使用钢与橡胶薄膜，用料更为节省，造价成本低廉，外观更加平整，无外露孔洞，视觉上更加美观。
技术研发人员：梁彬,焦健波,杨绍童,庞超,刘京京,苏玉民,周永强
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23