本技术公开了一种基于声学毛细效应的被动超结构吸声降噪耳罩及方法,由多个工作频率不同的F‑P共振腔超结构(1)在耳壳(2)、耳垫(3)和头带(4)三个不同区域上规则排列组合而成;共振腔紧密排列,一些较长共振腔折叠以缩小结构体积占用。本发明通过综合利用声学毛细效应、虹吸效应和F‑P共振吸声机制,提供了一种被动超结构吸声降噪耳罩设计方法,相较于传统装置,发挥被动降噪优势的同时能适应更小使用空间。
背景技术
听觉系统是人和其它动物实现环境感知的重要组成部分,也是实现外部环境交互的主要手段之一。当人体长期处于80分贝以上的高噪声环境,听力会受到损伤,如果噪声达到120分贝以上时,人的听力器官和内脏器官就会遭到不可逆的破坏。虽然传统声学防护技术,包括传统多孔吸声材料和主动降噪技术,保证了一定条件下的吸声效果,但其在空间存在局限性的情况下并不适用,且可设计性不足,而主动降噪技术对于波长很短的高频噪声,其使用效果有限。
传统的吸声材料根据吸声机理的不同可分为两类:共振吸声材料和多孔吸声材料。共振吸声材料主要基于粘性损耗机理,在声波的激励下结构进行共振,此时壁面粘性阻尼发挥主要作用,吸声效果最好;但是由于共振特性,其带宽较窄,只能在共振频率附近具有较好的吸声表现。多孔吸声材料中同时存在粘性损耗机理和热传导损耗机理,材料不具有明显的共振特性,具有较宽的吸声带宽,可覆盖整个高频范围。传统多孔吸声材料,例如海绵、泡沫需要较大厚度来实现降噪,在局限的狭小空间内并不适用。
目前主动降噪技术是耳部噪声控制的主流技术,其工作原理是通过电信号反馈输出相反相位的声波与传入噪音相抵消以实现抑制噪音的效果。主动降噪技术对于低频段的噪声的降噪效果良好,但是对于波长很短的高频噪声,电信号难以准确实时地生成一个和噪音信号相差0.5个相位的主动信号与之抵消,在相位存在偏移时甚至会加强噪音。而且主动降噪系统需要一定的时间来处理信号并产生反向声波,这导致其工作存在延迟,影响用户体验。因此,目前迫切需要开发出突破宽带降噪设计与狭小空间尺寸间的制约关系,同时做到及时响应的被动降噪耳罩。
实现思路