声学覆盖层主体、吸声系统、吸声性能的调节及补偿方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115359772A(43)申请公布日2022.11.18(21)申请号202210993993.1(22)申请日2022.08.18(71)申请人中国农业大学地址100083北京市海淀区清华东路17号中国农业大学(东区)(72)发明人常正王永康邓志勇(51)Int.Cl.G10K11/16(2006.01)G10K11/162(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称声学覆盖层主体、吸声系统、吸声性能的调节及补偿方法(57)摘要本发明提供了一种声学覆盖层主体、吸声系统、吸声性能的调节及补偿方法，该内含空腔的由软基体材料制成的声学覆盖层主体，其主要特征在于：选用低模量软材料作为基体材料。与传统硬质基体材料的声学覆盖层相比，在外部载荷作用下，尤其是水下应用环境下，易发生非线性变形。通过控制所述声学覆盖层主体所受载荷或变形，便可根据环境特点和性能需求调整其吸声效果。另外，还提出了一种吸声系统，其特征在于：包括声学覆盖层主体和控制模块，二者相互配合协调工作。由此设计的吸声系统具有以下功能：特定工况下的宽频带高性能吸声，且可根据水声波特性进行性能调节，实现吸声效果最大化；不同工况下吸声性能维持在同一水平，即具有高适应性。CN115359772ACN115359772A权利要求书1/1页1.一种声学覆盖层主体，包括多个单胞，所述单胞包括空腔和基体材料，其特征在于：所述基体材料为低模量软材料。2.如权利要求1所述的声学覆盖层主体，其特征在于：所述基体材料杨氏模量不高于30Mpa；优选为橡胶类材料。3.如权利要求1所述的声学覆盖层主体，其特征在于：所述单胞为正四棱柱形和/或正六棱柱形；和/或所述空腔大体呈圆锥形，优选在尖角处经过圆角化处理。4.一种吸声系统，其特征在于，包括权利要求1‑3任一项所述的声学覆盖层主体和控制模块。5.如权利要求4所述的吸声系统，其特征在于，所述控制模块包括环境识别模块、计算模块、调节模块中的至少一种；优选所述环境识别模块包括声传感器、力传感器、温度传感器中的至少一种；优选所述计算模块根据环境参数、吸声目标、当前系统状态计算目标性能调节方案；优选调节模块通过对声学覆盖层主体施加载荷，使其发生非线性变形，和/或调节模块通过温度调节装置对所述声学覆盖层主体进行温度调节。6.如权利要求5所述的吸声系统，其特征在于，所述基体材料损耗因子和/或杨氏模量对温度变化敏感，所述控制模块包括环境识别模块、调节模块，其中所述环境识别模块包括温度传感器，调节模块包括温度调节装置。7.一种吸声性能的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：提供如权利要求4‑6任一项所述的吸声系统；通过所述控制模块的调控，调节所述声学覆盖层主体的吸声性能。8.一种吸声性能的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提供如权利要求4‑6任一项所述的吸声系统；(2)所述吸声系统在至少两种工况下工作；(3)通过所述控制模块的调控，保持所述至少两种工况下所述声学覆盖层主体的吸声性能基本相同。9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述控制模块的调控包括调控施加到所述声学覆盖层主体的补偿载荷和/或温度补偿。10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述吸声性能包括吸声频率、峰值、带宽、吸声系数的至少一个。2CN115359772A说明书1/7页声学覆盖层主体、吸声系统、吸声性能的调节及补偿方法技术领域[0001]本发明涉及一种水下高效宽频吸声结构，主要解决的是水下吸声问题，属于声学技术领域。背景技术[0002]水声是水下目标定位与通信的主要手段，作为能量与信息的载体，其在工程技术领域和日常生产生活中具有十分广泛的应用。然而，水下噪声如海洋环境噪声、水下辐射噪声等，对水声的利用产生严重影响。对水下噪声进行有效地吸收与屏蔽是实现一系列水声应用的基础。因此人们提出了一种敷设在水下物体表面、具有一定结构且能实现对水声波有效吸收的保护层，即声学覆盖层(或称吸声表面等)。[0003]声学覆盖层发展过程中所面临的技术难题是低频声波的吸收，传统的解决方法是在声学覆盖层内部引入特殊谐振结构，通过内部结构的谐振使低频声波的声能转化为结构动能，再依靠声学覆盖层基体材料的粘性使动能转化为内能，从而实现对声能的耗散。常见的谐振结构可分为刚性谐振子结构和空腔谐振结构，刚性振子结构即在基体材料中设置刚性质量块作为谐振子，一般由金属材料或高密度材料制成，该类型声学覆盖层由于刚性谐振子的存在具有较强的承载能力，但同时造成自身重量较大，且一旦加工成型其吸声能力和频带就完全确定，不具备调节能力。随着对声学覆盖层轻量化、功能化的发展要求，质量相对较轻的空腔谐振型声学覆盖层得到重视。该类声学覆盖层主要由在基体材料中设置