一种可调频电流变液降噪器件

1.本发明属于减振降噪领域，具体涉及一种可调频电流变液降噪器件。

背景技术：

2.城市噪声问题日益凸显，已经严重危害到居民的生活质量与身心健康。噪声投诉事件中，交通和大型电力设备噪声的投诉占据了较高比例。无论是交通噪声还是电力设备运行噪声都含有较高的中低频噪声分量。相关研究表明，长期工作或生活在低频高噪声环境中，语频听力可能受到损伤，甚至会对神经系统和脏器造成损伤。
3.交通和电力设施在设计过程中都已经采取了相应的减振降噪措施，比如，在变电站室内墙壁贴附隔声吸声材料；在轨道两侧设立隔声屏障，通过屏障的吸收、反射、折射改变噪声大小和传播方向达到降噪目的。传统材料对高频噪声降噪效果明显，但是对低频噪声效果甚微。声学超材料具有亚波长声波控制特性，有望采用较小的材料尺寸，控制比超材料尺寸大两个数量级的声波，在低频降噪方面具有独特优势。但是，超材料结构和尺寸一旦确定，降噪频率不可调节。加工误差等因素容易导致实际材料与设计结果存在偏差；另外，现实环境噪声往往具有时变特性，固定降噪频率的材料难以对变化的噪声做出动态反应，环境适应性较差。
4.智能材料或智能材料与声学超材料的结合可使降噪材料具有更好的环境适应性。电流变液是智能材料的一种。在外加电场作用下电流变液对声场具有调控作用。电流变液降噪器件可以施加的电场强度越高，降噪频段可调控范围越大。电流变液外加电场强度为kv/mm级，考虑到实际应用的安全性，高场强作用下电流变液降噪器件的绝缘特性很重要。中国发明专利107057809a公布了一种具有高耐击穿性的电流变液及其制备方法，使得电流变液的耐电场击穿能力达6kv/mm，克服了传统电流变液击穿电场低的缺陷。中国发明专利cn1752195a公布了一种钛酸钙电流变液，外加电场超过3kv/mm，电流密度小于5μa/cm2。发明专利cn107474913a公布了一种tio2巨电流变液，漏电流密度小于20ua/cm2。可以看出，改变电流变液成分可以改善电流变液的绝缘特性。但是应用电流变液做成电流变液降噪器件之后，降噪器件的绝缘特性除了取决于电流变液本身的特性，还取决于降噪器件结构和电极等因素。通常高压沿面放电电压要远低于介质击穿电压，导致器件可承受的场强远低于电流变液本身的击穿场强。所以器件结构和电极结构的设计非常关键。现有的电流变液板状结构多采用全电极结构，全电极结构电流变液器件在高电场作用下的绝缘性能下降，不利于电场强度的提高。

技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有全电极结构电流变液降噪器件绝缘性能差的缺点，提出一种可调频电流变液降噪器件，其为一种局部电极结构电流变液降噪器件，提高可调频电流变液降噪器件的绝缘特性，拓宽电场调节范围。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种可调频电流变液降噪器件，包括降噪器件基体、绝缘密封膜、电流变液腔、局部金属电极和电流变液；所述的降噪器件基体为中间镂空的长方体板状结构，两侧粘贴所述绝缘密封膜；所述降噪器件基体与绝缘密封膜之间形成电流变液腔；所述绝缘密封膜内侧镀所述局部金属电极，位于所述电流变液腔一侧的所述局部金属电极为正电极，另外一侧的局部金属电极为负电极；所述局部金属电极的出线端子与直流电源连接；所述电流变液腔中填充满电流变液。
8.进一步地，所述的降噪器件基体采用环氧树脂材料制成，其中间镂空区域为柱体，柱体横截面轮廓线为光滑闭合曲线，所述降噪器件基体侧面有两个注液孔，注液孔为通孔，与外界空气连通。
9.进一步地，所述的绝缘密封膜的材质为聚酰亚胺、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯。
10.进一步地，所述的局部金属电极由主电极、电极引线和电极出线端子组成。
11.进一步地，所述主电极的面积小于中心镂空区域横截面面积，所述主电极轮廓线与中心镂空区域顶面或底面轮廓线之间的距离不小于3mm；作为正电极和负电极的所述的局部金属电极分别位于降噪材料基体两侧的绝缘密封膜内侧；正电极出线端子通过导线与直流电源的正极连接，负电极出线端子通过导线与直流电源的负极连接。
12.进一步地，所述的电流变液的外加最大电场强度为直流电源输出电压与降噪器件基体厚度的比值。
13.进一步地，所述的电流变液为添加有微米颗粒或纳米颗粒的绝缘油，所述的微米颗粒或纳米颗粒的介电常数远大于绝缘油的介电常数。
14.本发明工作过程为：声波传输至可调频电流变液降噪器件，发生折反射并消耗声能量，使得目标降噪区域的声压降低。调节直流电源电压，电流变液腔中电流变液的电场强度变化，电流变液的弹性模量改变，引起可调频电流变液降噪器件的隔声频段发生偏移，从而实现隔声频段的可调节。电场强度调节范围越大，可调频电流变液降噪器件的隔声量和隔声频段调节范围也越大。
15.有益效果：
16.本发明具有降噪材料隔声频段灵活可调的优势，其为一种局部电极结构电流变液降噪器件，提高可调频电流变液降噪器件的绝缘特性，提高可施加电压，拓宽电场调节范围，有利于提高器件工作稳定性和安全性。
附图说明
17.图1本发明可调频电流变液降噪器件示意图；
18.图2本发明降噪器件基体板示意图；
19.图3本发明绝缘密封膜和局部金属电极示意图；
20.图4本发明可调频电流变液超材料传声损失与频率的关系图。
21.图中：1降噪器件基体，2绝缘密封膜，3电流变液腔，4局部金属电极，5电流变液，6直流电源，7可调频电流变液降噪器件，4-1主电极，4-2电极引线，4-3电极出线端子。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
23.如图1所示，本发明的可调频电流变液降噪器件7包括降噪器件基体1、绝缘密封膜2、电流变液腔3、局部金属电极4和电流变液5。所述的降噪器件基体1为中间镂空的长方体板状结构，两侧粘贴绝缘密封膜2；降噪器件基体1与绝缘密封膜2之间形成电流变液腔3；绝缘密封膜2内侧镀局部金属电极4，电流变液腔3一侧为正电极，另外一侧为负电极；局部金属电极4的出线端子与直流电源6连接；电流变液腔3中填充满电流变液5。
24.如图2所示，本发明实施例的降噪器件基体1采用环氧树脂材料制成，为中心镂空的平板结构，外部长98mm、宽98mm、厚3mm。其中心镂空区域为柱体，柱体横截面轮廓线为光滑闭合曲线，包括但不限于圆柱、椭圆柱等。降噪器件基体1侧面有两个注液孔，注液孔为通孔，与外界空气连通。优选的，中心镂空区域为与基体同心的圆柱体，圆柱半径35mm，厚3mm。
25.所述的绝缘密封膜2采用3m胶粘贴在降噪器件基体1两侧，材质为聚酰亚胺、聚乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等绝缘材料。
26.所述的绝缘密封膜2与降噪器件基体1中间形成电流变液腔3，电流变液腔3中填充满电流变液5。
27.所述的绝缘密封膜2内侧镀局部金属电极4。如图3所示，所述的局部金属电极4由圆形的主电极4-1、电极引线4-2和电极出线端子4-3组成。所述主电极4-1的面积小于中心镂空区域横截面面积，主电极4-1轮廓线与中心镂空区域顶面或底面轮廓线之间的距离不小于3mm。所述圆形的主电极4-1半径为20mm，圆心与降噪器件基体1同心。所述的局部金属电极4分为正电极和负电极，分别位于降噪器件基体1两侧的绝缘密封膜2内侧。正电极出线端子通过导线与直流电源6的正极连接，负电极出线端子通过导线与直流电源6的负极连接。
28.所述的电流变液5为添加有微米颗粒或纳米颗粒的绝缘油，所述的微米颗粒或纳米颗粒的介电常数远大于绝缘油的介电常数。
29.所述的电流变液5的外加最大电场强度为直流电源6输出电压与降噪器件基体1厚度的比值。调节所述的直流电源6的输出电压，使得电流变液外加电场强度变化范围为：0kv/mm-4kv/mm。
30.本发明工作过程为：声波传输至可调频电流变液降噪器件7，发生折反射并消耗声能量，使得目标降噪区域的声压降低。调节直流电源6的电压，电流变液腔3中电流变液5的电场强度变化，电流变液5的弹性模量改变，引起可调频电流变液降噪器件7的隔声频段发生偏移，从而实现隔声频段的可调节。经频域分析得到传声损失随频率的变化如图4所示。随着电场强度的增大，200hz以下的低频隔声峰向高频移动。电场强度调节范围越大，可调频电流变液降噪器件7的隔声量和隔声频段调节范围也越大。
31.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种可调频电流变液降噪器件，其特征在于：包括降噪器件基体(1)、绝缘密封膜(2)、电流变液腔(3)、局部金属电极(4)和电流变液(5)；所述的降噪器件基体(1)为中间镂空的长方体板状结构，两侧粘贴所述绝缘密封膜(2)；所述降噪器件基体(1)与绝缘密封膜(2)之间形成电流变液腔(3)；所述绝缘密封膜(2)内侧镀所述局部金属电极(4)，位于所述电流变液腔(3)一侧的所述局部金属电极(4)为正电极，另外一侧的所述局部金属电极(4)为负电极；所述局部金属电极(4)的出线端子与直流电源(6)连接；所述电流变液腔(3)中填充满所述电流变液(5)。2.如权利要求1所述的可调频电流变液降噪器件，其特征在于：所述的降噪器件基体(1)采用环氧树脂材料制成，其中间镂空区域为柱体，柱体横截面轮廓线为光滑闭合曲线，所述降噪器件基体(1)侧面有两个注液孔，注液孔为通孔，与外界空气连通。3.如权利要求1所述的可调频电流变液降噪器件，其特征在于：所述的绝缘密封膜(2)的材质为聚酰亚胺、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯。4.如权利要求2所述的可调频电流变液降噪器件，其特征在于：所述的局部金属电极(4)由主电极(4-1)、电极引线(4-2)和电极出线端子(4-3)组成。5.如权利要求4所述的可调频电流变液降噪器件，其特征在于：所述主电极(4-1)的面积小于中心镂空区域横截面面积，所述主电极(4-1)轮廓线与中心镂空区域顶面或底面轮廓线之间的距离不小于3mm；作为正电极和负电极的所述的局部金属电极(4)分别位于所述降噪材料基体(1)两侧的绝缘密封膜(2)内侧，正电极出线端子通过导线与直流电源(6)的正极连接，负电极出线端子通过导线与直流电源(6)的负极连接。6.如权利要求1所述的可调频电流变液降噪器件，其特征在于：所述的电流变液(5)的外加最大电场强度为直流电源(6)输出电压与降噪器件基体(1)厚度的比值。7.如权利要求1所述的可调频电流变液降噪器件，其特征在于：所述的电流变液(5)为添加有微米颗粒或纳米颗粒的绝缘油，所述的微米颗粒或纳米颗粒的介电常数远大于绝缘油的介电常数。

技术总结

本发明提供一种可调频电流变液降噪器件，包括降噪器件基体(1)、绝缘密封膜(2)、电流变液腔(3)、局部金属电极(4)和电流变液(5)；所述的降噪器件基体(1)为中间镂空的长方体板状结构，两侧粘贴所述绝缘密封膜(2)；所述降噪器件基体(1)与绝缘密封膜(2)之间形成电流变液腔(3)；所述绝缘密封膜(2)内侧镀所述局部金属电极(4)，位于所述电流变液腔(3)一侧的所述局部金属电极(4)为正电极，另外一侧的所述局部金属电极(4)为负电极；所述局部金属电极(4)的出线端子与直流电源(6)连接；所述电流变液腔(3)中填充满所述电流变液(5)。本发明具有降噪材料隔声频段灵活可调的优势，提高可调频电流变液降噪器件的绝缘特性，拓宽电场调节范围。拓宽电场调节范围。拓宽电场调节范围。