一种单元板式声屏障干涉器及其组成的声屏障的制作方法

1.本发明属于环境噪声及交通噪声治理技术领域，涉及一种干涉器，特别是涉及一种单元板式声屏障干涉器及其组成的声屏障。

背景技术：

2.随着我国社会经济的发展，人民的生活水平不断提高，对于环境问题也提出了更高的要求，其中交通噪声污染问题是影响人们生活，工作和学习的主要问题也是难点问题。目前，解决此类噪声问题的主要手段就是在道路两侧设置声屏障。声屏障的原理是在噪声源与受声点之间设置屏障以达到阻断噪声传播的目的，在声屏障后部声影区内，噪声等级会明显下降，已达到保护受声点的目的。而影响声影区大小的主要因素就是绕射声衰减，据研究可知，中低频声波更易产生绕射现象，从而对受声点产生不利影响。
3.目前，上海交通大学蔡俊公开了一种低频防绕射声屏障顶部降噪结构，专利号为：cn108396668a，是在声屏障顶部放置此种防绕射结构，其干涉器安装与原有声屏障呈垂直关系，此种结构的设计原理是依据是qrd一维扩散体对于低频声波有很好的吸收作用，设置在声屏障顶部构成改进型的t型声屏，但，其降噪结构设置在声屏障的顶部，这增加了施工难度和声屏障的安全性，对于美观性也有一定的影响，且此种声屏障应用场景及成本受到很大的限制。

技术实现要素：

4.发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种单元板式声屏障干涉器，通过设计有声波干涉装置可以对不同频率的噪声具有优异的吸声及扩散性能。
5.技术方案：本发明所述的一种单元板式声屏障干涉器，包括背板和面板，背板和面板之间形成容纳声波干涉器的容纳腔；容纳腔由钢板或铝板中的至少一种通过一定得工艺加工而成，厚度为1.0mm至1.5mm；容纳腔深度为75mm至135mm。
6.声波干涉器包括底板，底板上设置有声波干涉装置，声波干涉装置由不同周期性排列的声波扩散单元组成，不同周期性排列的声波扩散单元包括周期性为7的第一声波扩散单元、周期性为11的第二声波扩散单元以及周期性为13的第三声波扩散单元；
7.不同周期性排列的声波扩散单元由一组根据二维二次余数规律进行排列的声学元素块组成，声学元素块形成深浅不同的二维井字形结构从而改变声波扩散单元的吸声频率。
8.进一步地，背板与面板的顶部设置有顶部密封件，背板与面板的两个侧边均设置有边部密封件，背板与面板的底部设置有底部密封件，背板与面板通过顶部密封件、边部密封件以及底部密封件形成盒式外框单元；通过盒式外框结构将声波干涉装置固定于内，形成与普通声屏障规格及形式保持一致单元板式声屏障干涉器。
9.进一步地，背板的底部设置有至少一个排水孔，排水孔的形状为圆形，长腰形或矩形中一种。
10.进一步地，面板为穿孔板或微穿孔板，形式为平面板或拨浪波中的至少一种；穿孔面板的材质为铝板或钢板中的至少一种，厚度为1.0mm至1.5mm，孔径为2.5mm至6.0mm，微穿孔面板为铝板或钢板中的至少一种，厚度为1.0mm至1.5mm，孔径为1.0mm至1.2mm，穿孔板的穿孔率不超过28％，微穿孔板的穿孔率不超过10％。
11.进一步地，声波扩散单元的边界为x∈[0,i]，y∈[0,i]，x为声波扩散单元的横向坐标，y为声波扩散单元的纵向坐标；xiyi为该坐标的高度系数。
[0012]
进一步地，声学元素块c1由风积砂，河沙，珍珠岩中的至少一种通过凝胶溶剂进行粘接而成；声学元素块由风积砂、河沙、珍珠岩等材料通过有机溶剂进行粘接成，此类材料不但具有较好的环保性能，成本较低，取材容易等特点，且经过特定的设计后具有优异的宽频带的降噪性能，尤其对低频声波具有良好的吸收抑制作用。
[0013]
进一步地，声波干涉器通过至少两个支撑件固定于容纳腔内；支撑件为u型铝件或u型钢结构件中的至少一种；支撑件通过固定件固定于背板上，宽度为30mm至70mm。
[0014]
进一步地，声学元素块的竖向截面为正方形，宽度范围为50mm至100mm，高度范围为20mm至120mm，该高度为声学元素块的底部至表面的高度。该声学元素块由风积砂或河沙中的至少一种通过环保凝胶溶剂粘接而成的具有扩散吸声作用的元素块。声学元素块的防火等级需要b2级以上，降噪系数nrc为0.60至0.90。
[0015]
本发明的工作原理如下：
[0016]
声波干涉装置是由吸声材料按照二次余数二维方式进行设置，普通的二次余数扩散体的扩散及吸声机理是：声由于刚性单元高度不一致，声波到达各个单元块表面时被分解成许多的声能相对不集中的反射声波，并将扩散引起附加声能量扩散到一个更加宽广的范围内；声波入射到不同高度的刚性单元表面之后进行发射，反射声波在经历不同的距离到达扩散体的表面时相位不一致，从而在结构表面处产生干涉，产生声能消耗现象。对于带边翼的此类扩散体对于低频声波有一定的吸收作用。
[0017]
本发明中所示干涉器，可以定制，便可应用在直立式声屏障能够应用的场景；t型声屏障，由于美观度，安全性等方面考虑，高架桥及高速铁路一般不会选择使用，此外，t型声屏障会占用原有空间。
[0018]
本发明还提供一种单元板式声屏障，包含两侧的钢立柱，钢立柱之间设置有普通的声屏障单元板，普通的声屏障单元板上下拼接，可以在其顶部设置有上述的干涉器。该声屏障对于声波绕射具有更好的抑制作用，增加声影区的面积，有更高插入损失，对于受噪声影响的敏感点具有更好的保护作用，且采用非金属材料更加环保。
[0019]
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0020]
(1)本发明用于替代传统声屏障用的顶部干涉装置，声屏障安装方式与原声屏障为一致关系；当设置在声屏障顶部位置时对于绕射声波可以起到良好的抑制作用；
[0021]
(2)本发明中的声屏障干涉器中的声波干涉装置不仅可以有效的抑制声屏的绕射，还可以有效的扩散能量较为集中的声波，使声屏障所用吸声材料的吸声效率增加；
[0022]
(3)本发明提供了至少三种吸声频率不同的干涉器，对不同频率的噪声具有优异的吸声及扩散性能；
[0023]
(4)本发明应用到直立式声屏障中时，较同等规格的直立式声屏障，整体插入损失提高2到5分贝；能有效提高声屏障插入损失的途径；
[0024]
(5)本发明中，所述声波干涉装置采用具有吸声作用的单元，不仅可以增加整个干涉装置对于声能的吸收，而且可以有效的增加声波的反射，对于能量较为集中的声波可以有效的将集中能量声波打散成为能量较弱的声波，可以有效的减少透射声能量；
[0025]
(6)在本发明中，所述单元板表面通常使用穿孔板作为护面板，在低频声能较为集中情况下，使用微穿孔板对单元板吸声进行补偿；
[0026]
(7)在本发明中，所述干涉器安装在声屏障的上部位置，对于传播至声屏障上部的低频声波具有良好的抑制作用及吸收作用，对中高频的声波具有良好的扩散作用，可增加声亮区中高频声波的截止范围，从而增加声影区的范围。同时中高频声波被反射到更广的范围内，增加声屏障底部材料的吸声效率。
附图说明
[0027]
图1为本发明中实施例4的结构示意图；
[0028]
图2为本发明中单元板式干涉器的结构示意图；
[0029]
图3为本发明中声波干涉装置的结构示意图；
[0030]
图4为本发明中单元板式干涉器的剖面示意图；
[0031]
图5为本发明实施案例中单元板式干涉器的声学元素块以n＝7排布方式；
[0032]
图6为本发明实施案例中单元板式干涉器的声学元素块以n＝11排布方式；
[0033]
图7为本发明实施案例中单元板式干涉器的声学元素块以n＝13排布方式；
[0034]
图中标注1.声屏障单元板；2.普通声屏障单元板；3.钢立柱；101.声波干涉装置；102.穿孔面板；103.背板；104.支撑件；105.容纳腔；c1.声学元素块；m1.顶部密封件；m2边部密封件；m3.底部密封件。
具体实施方式
[0035]
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0036]
本实施例中提到的吸声测试依据国标《gb/t 20247-2006声学混响室吸声测量》，吸声测试地点：声学混响实验室；隔声测试依据国标《gb/t 19889.3-2005声学建筑和建筑构件隔声量第3部分：建筑构件空气声隔声的实验室测量》。
[0037]
实施例1
[0038]
如图2、3、4、5所示的一种单元板式声屏障干涉器，包括背板103和面板102，背板103和面板102之间形成容纳声波干涉器101的容纳腔105；声波干涉器101包括底板，底板上设置有声波干涉装置，声波干涉装置为周期性为7的第一声波扩散单元。
[0039]
穿孔面板102和含有容纳腔105的背板103通过扣合的方式连接在一起；穿孔面板102材质为铝板，厚度为1.5mm，穿孔孔径为2.5mm，穿孔率为26％，外侧安装边部密封件m2，安装数量为二个，安装方式为对称安装；含有容纳腔105的背板103材质为铝板，厚度为1.5mm，容纳腔深度为135mm，外侧安装边部密封件m2，安装数量为二个；背板103上部(凸出部位)安装上部密封件m1，下部(凹入部位)安装下部密封件m3。
[0040]
声波扩散单元由一组根据二维二次余数规律进行排列的声学元素块c1组成，声学元素块c1形成深浅不同的二维井字形结构从而改变声波扩散单元的吸声频率。声波扩散单
元的边界为x∈[0,i]，y∈[0,i]，x为声波扩散单元的横向坐标，y为声波扩散单元的纵向坐标；xiyi为该坐标的高度系数。
[0041]
声波干涉装置由声学元素块c1通过二维二次余数的方式成n＝7周期性排列，具体的排布方式为每个单元板式干涉器101内所含以7为周期的声波干涉装置至少为一个周期；元素块c1是由风积砂通过环保凝胶溶剂粘接而成，长、宽为68mm，高度系数按照如图5所示的数字进行排布，具体如下：
[0042]
当y轴为0时，x分别为0、1、2、3、4、5、6时，高度系数分别为2、2、6、3、3、6、2；
[0043]
当y轴为1时，x分别为0、1、2、3、4、5、6时，高度系数分别为2、3、8、5、5、8、3；
[0044]
当y轴为2时，x分别为0、1、2、3、4、5、6时，高度系数分别为6、8、2、9、9、2、8；
[0045]
当y轴为3时，x分别为0、1、2、3、4、5、6时，高度系数分别为3、5、9、6、6、9、5；
[0046]
当y轴为4时，x分别为0、1、2、3、4、5、6时，高度系数分别为3、5、9、6、6、9、5；
[0047]
当y轴为5时，x分别为0、1、2、3、4、5、6时，高度系数分别为6、8、2、9、9、2、8；
[0048]
当y轴为6时，x分别为0、1、2、3、4、5、6时，高度系数分别为2、3、8、5、5、8、3。
[0049]
该排布方式对125hz至5000hz内噪声具有优异的吸声及扩散性能，尤其是对于125hz至630hz内的低频噪声具有良好的抑制效果，此举可使同高度下的声屏障插入损失增加2db至3db；声学元素块c1通过凝胶溶剂粘接在一起形成声波干涉装置101。在容纳腔105内安装支撑件104,支撑件104材质为铝合金，厚度为1.5mm，高度为40mm，通过铆钉固定于背板上，支撑件104设置数量为二个且对称设置。声波干涉装置底面固定于支撑件104上。组装后产品的降噪系数nrc为0.60至0.85，扩散系数为0.3至0.7，计权隔声量rw为26db至32db。
[0050]
实施例2
[0051]
如图2、3、4、6所示的一种单元板式声屏障干涉器，包括背板103和面板102，背板103和面板102之间形成容纳声波干涉器101的容纳腔105；声波干涉器101包括底板，底板上设置有声波干涉装置，声波干涉装置为周期性为11的第二声波扩散单元。声波扩散单元的边界为x∈[0,i]，y∈[0,i]，x为声波扩散单元的横向坐标，y为声波扩散单元的纵向坐标；xiyi为该坐标的高度系数。
[0052]
穿孔面板102和含有容纳腔105的背板103通过扣合的方式连接在一起；穿孔面板102材质为铝板，厚度为1.5mm，穿孔孔径为2.5mm，穿孔率为26％，外侧安装边部密封件m2，安装数量为二个，安装方式为对称安装；含有容纳腔105的背板103材质为铝板，厚度为1.5mm，容纳腔深度为135mm，外侧安装边部密封件m2，安装数量为二个；背板103上部(凸出部位)安装上部密封件m1，下部(凹入部位)安装下部密封件m3。
[0053]
声波干涉装置由声学元素块c1通过二维二次余数的方式成n＝11周期性排列，具体的排布方式为每个单元板式干涉器101内所含以11为周期的声波干涉装置至少为一个周期；元素块c1是由风积砂通过环保凝胶溶剂粘接而成，长、宽为43mm，高度按照如图6所示的数字进行排布，具体如下：
[0054]
当y轴为0时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为0、1、4、9、5、3、3、5、9、4、1；
[0055]
当y轴为1时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为1、2、5、10、6、4、4、6、10、5、2；
[0056]
当y轴为2时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为4、5、8、2、9、7、
7、9、2、8、5；
[0057]
当y轴为3时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为9、10、2、7、3、1、1、3、7、2、10；
[0058]
当y轴为4时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为5、4、7、1、8、6、6、8、1、7、4；
[0059]
当y轴为5时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为3、4、7、1、8、6、6、8、1、7、4；
[0060]
当y轴为6时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为3、4、7、1、8、6、6、8、1、7、4；
[0061]
当y轴为7时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为5、6、9、3、10、8、8、10、3、9、6；
[0062]
当y轴为8时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为9、10、2、7、3、1、1、3、7、2、10；
[0063]
当y轴为9时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为4、5、8、2、9、7、7、9、2、8、5；
[0064]
当y轴为10时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，高度系数分别为1、2、5、10、6、4、4、6、10、5、2。
[0065]
该排布方式对315hz至5000hz内噪声具有优异的吸声及扩散性能，尤其是对于315hz至800hz内的低频噪声具有良好的抑制效果，此举可使同高度下的声屏障插入损失增加2db至3db；元素块c1通过凝胶溶剂粘接在一起形成声波干涉装置101。在容纳腔105内安装支撑件104,支撑件104材质为铝合金，厚度为1.5mm，高度为30mm，通过铆钉固定于背板上，支撑件104设置数量为二个且对称设置。声波干涉装置底面固定于支撑件104上。组装后产品的降噪系数nrc为0.60至0.85，扩散系数为0.3至0.6，计权隔声量rw为26db至32db。
[0066]
实施例3
[0067]
如图2、3、4、7所示的一种单元板式声屏障干涉器，包括背板103和面板102，背板103和面板102之间形成容纳声波干涉器101的容纳腔105；声波干涉器101包括底板，底板上设置有声波干涉装置，声波干涉装置为周期性为13的第三声波扩散单元。声波扩散单元的边界为x∈[0,i]，y∈[0,i]，x为声波扩散单元的横向坐标，y为声波扩散单元的纵向坐标；xiyi为该坐标的高度系数。
[0068]
穿孔面板102和含有容纳腔105的背板103通过扣合的方式连接在一起；穿孔面板102材质为铝板，厚度为1.5mm，穿孔孔径为2.5mm，穿孔率为26％，外侧安装边部密封件m2，安装数量为二个，安装方式为对称安装；含有容纳腔105的背板103材质为铝板，厚度为1.5mm，容纳腔深度为135mm，外侧安装边部密封件m2，安装数量为二个；背板103上部(凸出部位)安装上部密封件m1，下部(凹入部位)安装下部密封件m3。
[0069]
声波干涉装置由声学元素块c1通过二维二次余数的方式成n＝13周期性排列，具体的排布方式为每个单元板式干涉器101内所含以13为周期的声波干涉装置101至少为一个周期；元素块c1是由风积砂通过环保凝胶溶剂粘接而成，长、宽为37mm，高度按照如图7所示的数字进行排布，具体如下：
[0070]
当y轴为0时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为0、1、4、
9、3、12、10、10、12、3、9、4、1；
[0071]
当y轴为1时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为1、2、5、10、4、0、11、11、0、4、10、5、2；
[0072]
当y轴为2时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为4、5、8、0、7、3、1、1、3、7、0、8、5；
[0073]
当y轴为3时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别9、10、0、5、12、8、6、6、8、12、5、0、10；
[0074]
当y轴为4时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为3、4、7、12、6、2、0、0、2、6、12、7、4；
[0075]
当y轴为5时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为12、0、3、8、2、11、9、9、11、2、8、3、0；
[0076]
当y轴为6时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为10、11、1、6、0、9、7、7、9、0、6、1、11；
[0077]
当y轴为7时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为10、11、1、6、0、9、7、7、9、0、6、1、11；
[0078]
当y轴为8时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为12、0、3、8、2、11、9、9、11、2、8、3、0；
[0079]
当y轴为9时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为3、4、7、12、6、2、0、0、2、6、12、7、4；
[0080]
当y轴为10时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为9、10、0、5、12、8、6、6、8、12、5、0、10；
[0081]
当y轴为11时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为4、5、8、0、7、3、1、1、3、7、0、8、5；
[0082]
当y轴为12时，x分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12时，高度系数分别为1、2、5、10、4、0、11、11、0、4、10、5、2。
[0083]
该排布方式对630hz至5000hz内噪声具有优异的吸声及扩散性能，尤其是对于630hz至1000hz内的低频噪声具有良好的抑制效果，此举可使同高度下的声屏障插入损失增加2db至3db；元素块c1通过凝胶溶剂粘接在一起形成声波干涉装置101。在容纳腔105内安装支撑件104，支撑件104材质为铝合金，厚度为1.5mm，高度为20mm，通过铆钉固定于背板上，支撑件104设置数量为二个且对称设置。声波干涉装置底面固定于支撑件104上。组装后产品的降噪系数nrc为0.60至0.85，扩散系数为0.2至0.5，计权隔声量rw为26db至32db。
[0084]
在实施例1～3中，针对一维二次余数扩散体(qrd一维扩散体)不足对其进行改进，使用针对中低频具有优异吸声性能的材料，使用改良后的二维二次余数的排布方式，排布方式的其计算方法为：
[0085]
二维二次余数结构序列理论计算：
[0086]
d＝(x^2+y^2)mod n
[0087]
式中：d为高度系数，x及y为二位坐标序列，mod是非负余数，n是奇素数。
[0088]
实施例4
[0089]
如图1所示，一种单元板式声屏障，包含两侧的钢立柱3，钢立柱3之间设置有普通
的声屏障单元板2，普通的声屏障单元板2可以根据需要高度进行上下拼接，随后在其顶部设置有声屏障单元板1，所述声屏障单元板1内设置有实施例1～3中所述的干涉器101。
[0090]
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

技术特征：

1.一种单元板式声屏障干涉器，其特征在于：包括背板(103)和面板(102)，所述背板(103)和面板(102)之间形成容纳声波干涉器(101)的容纳腔(105)；所述声波干涉器(101)包括底板，所述底板上设置有声波干涉装置，所述声波干涉装置由不同周期性排列的声波扩散单元组成，所述不同周期性排列的声波扩散单元包括周期性为7的第一声波扩散单元、周期性为11的第二声波扩散单元以及周期性为13的第三声波扩散单元；所述不同周期性排列的声波扩散单元由一组根据二维二次余数规律进行排列的声学元素块(c1)组成，所述声学元素块(c1)形成深浅不同的二维井字形结构从而改变声波扩散单元的吸声频率。2.根据权利要求1所述的一种单元板式声屏障干涉器，其特征在于：所述背板与面板的顶部设置有顶部密封件(m1)，所述背板与面板的两个侧边均设置有边部密封件(m2)，所述背板与面板的底部设置有底部密封件(m3)，所述背板与面板通过通过顶部密封件(m1)、边部密封件(m2)以及底部密封件(m3)形成盒式外框单元。3.根据权利要求1所述的一种单元板式声屏障干涉器，其特征在于：所述背板(103)的底部设置有至少一个排水孔，所述排水孔的形状为圆形，长腰形或矩形中一种。4.根据权利要求1所述的一种单元板式声屏障干涉器，其特征在于：所述面板(102)为穿孔板或微穿孔板，所述穿孔板的穿孔率不超过28％，所述微穿孔板的穿孔率不超过10％。5.根据权利要求1所述的一种单元板式声屏障干涉器，其特征在于：所述声波扩散单元的边界为x∈[0,i]，y∈[0,i]，x为声波扩散单元的横向坐标，y为声波扩散单元的纵向坐标；x
i
y
i
为该坐标的高度系数。6.根据权利要求1所述的一种单元板式声屏障干涉器，其特征在于：所述声学元素块(c1)由风积砂，河沙，珍珠岩中的至少一种通过凝胶溶剂进行粘接而成。7.根据权利要求1所述的一种单元板式声屏障干涉器，其特征在于：所述声波干涉器(101)通过至少两个支撑件(104)固定于容纳腔内；所述支撑件为u型铝件或u型钢结构件中的至少一种；所述支撑件通过固定件固定于背板上，宽度为30mm至70mm。8.根据权利要求1所述的一种单元板式声屏障干涉器，其特征在于：所述声学元素块的竖向截面为正方形，宽度范围为50mm至100mm，高度范围为20mm至120mm。9.一种单元板式声屏障，其特征在于：包含如权利要求1-8中任一所述的干涉器。

技术总结

本发明提供一种单元板式声屏障干涉器及其组成的声屏障，属于环境噪声及交通噪声治理技术领域，包括背板和面板，背板和面板之间形成容纳声波干涉器的容纳腔；声波干涉器包括底板，底板上设置有声波干涉装置，声波干涉装置由不同周期性排列的声波扩散单元组成，不同周期性排列的声波扩散单元由一组根据二维二次余数规律进行排列的声学元素块组成，声学元素块形成深浅不同的二维井字形结构从而改变声波扩散单元的吸声频率；本发明通过设计有声波干涉装置，根据二维二次余数规律进行排列根据可以对不同频率的噪声具有优异的吸声及扩散性能。性能。性能。