一種采用聲子晶體構造的降噪綠化帶的制作方法

本發明屬于新型隔音降噪技術領域，具體涉及采用聲子晶體構造的隔音降噪綠化帶設計，用于隔音降噪、綠化美觀、環保節能。

背景技術：

噪聲污染是當前影響人類生活質量最主要的來源之一，如何有效治理噪聲污染成為目前環境保護領域的研究熱點之一。當前隔音降噪技術方案采用的材料或結構主要可以分為三類：剛性材料（如公開號CN105863116A公開了一種雙層方鋼通隔音墻結構及其安裝方法，公開號CN104805916A公開了一種建筑保溫隔音墻等）、柔性材料（如公開號CN203567298U公開了一種防眩暈復合阻燃隔音布等）、多孔結構（如公開號CN105840554A公開了一種消聲降噪裝置等）。而在綠化帶隔音降噪方面，當前的研究很少，如公告號CN205399249U公開了一種市政建設用植被降噪隔音墻，雖然提出一種綠化降噪方案，但是其構造復雜，綠化效果并不佳。

聲子晶體結構主要用于高效減震、隔振系統的研發、研制，比如，基于局域共振聲子晶體的箱式三向隔振器，公告號CN205479069U公開了一種基于局域共振聲子晶體的箱式三向隔振器；胞元特性可調節周期陣列的聲子晶體減振裝置，公開號CN104389935A公開了一種胞元特性可調節周期陣列的聲子晶體減振裝置；聲子晶體減振齒輪，公告號CN204200999U公開了一種聲子晶體減振齒輪；基于形狀記憶合金帶隙可調的聲子晶體隔振器，公開號CN104141722A公開了一種基于形狀記憶合金帶隙可調的聲子晶體隔振器。

此外，聲子晶體結構也被用于隔音板或隔音罩研制，比如，基于級配型局域共振聲子晶體的新型隔聲門，像公告號CN204754685U公開了一種基于級配型局域共振聲子晶體的新型隔聲門；一種廣義聲子晶體隔聲罩，公開號CN104538019A公開了一種廣義聲子晶體隔聲罩等。為了有效地提高綠化帶的隔音降噪效果，并兼顧綠化環保要求，可以將聲子晶體構造引入綠化帶設計。

技術實現要素：

本發明的目的在于，為了實現高效的隔音降噪能力和綠化美觀、環保節能的需求，公開一種采用聲子晶體構造的降噪綠化帶。

實現本發明的技術方案如下：一種采用聲子晶體構造的降噪綠化帶，所述降噪綠化帶由一定數量的樹木按照特殊的陣列方式栽種而成，所述陣列方式構成特定的聲子晶體結構；在所述聲子晶體結構的降噪綠化帶中，散射體為綠色樹木，基底為空氣。

所述特殊的陣列方式為長方形結構，由2n排樹木平行依次排列，相互平行的n排樹木組成一組，兩組n排樹木之間空一排樹木的間距，即兩組n排平行的樹木之間隔了一層長方形中間空腔，長方形中間空腔的兩端各栽種一棵樹木；n為2~5。同排樹木間距相等，各排樹木間距并不相同。

這種陣列方式實際為一種二維聲子晶體結構，是一種由單元晶胞周期陣列而成的結構。單元晶胞由散射體和基底介質組成，單元晶胞中心之間的距離為晶格系數。散射體為樹木，基底為空氣，并組合使用兩種晶格系數。

所述一種采用聲子晶體構造的降噪綠化帶，其特征在于，所述一定數量為32~180。

所述長方形空間的介質為空氣、纖維或泡沫塑料。

所述晶格系數的數量為兩種、三種、四種、五種。

綠色樹木本身具有綠化美觀及凈化空氣的效用，而以空氣為基底則可以保證空氣的良好流通。聲子晶體的晶格類型為二維正方形，晶格取向為ГM，即沿著正方晶格對角線方向。因為聲子晶體內部存在的布拉格散射效應導致其在某些頻率帶（禁帶）禁止聲波傳播，而禁帶中心頻率對應的波長為晶格系數的一半，所以采用不同的晶格系數（此處采用兩種晶格系數）來有效地擴展聲子晶體結構除噪的頻率帶寬。此外，由于晶格系數反比于折射率，即晶格系數越大，折射率越小；因此，聲子晶體由外至內采用依次減小的晶格系數，形成雙曲漸變的聲學阻抗和折射率，從而減少入射聲波的反射，有效地增強聲子晶體綠化帶的噪聲吸收能力。通過去除聲子晶體中間的散射體形成獨特的中間空腔結構（去除一排樹的空間），可以將噪聲有效地局限在其內并消耗掉，以減少噪聲泄露出聲子晶體，增強降噪效果。當噪聲入射到聲子晶體綠化帶與外部交界面時，因漸變折射率設計，噪聲幾乎無反射地進入聲子晶體綠化帶。一部分噪聲在布拉格散射原理作用下相互抵消，另一部分則進入中間空腔。由于空腔壁的折射率過大，因此空腔處噪聲絕大部分被限制在其內，并轉化為熱能而耗散，從而形成優越的降噪能力。

本發明的有益效果在于，本發明采用不同的晶格系數，設計雙曲漸變的入射折射率，可以實現噪聲的高效入射，減少界面反射，從而增強噪聲的吸收能力。與單一晶格系數及無漸變入射折射率設計相比，提出的聲子晶體結構具有更強和更寬頻帶的噪聲吸收能力。本發明采用中間空腔設計，有效地捕獲入射噪聲，減少噪聲外泄，從而增強了隔音、降噪能力；本發明采用草木作為散射體，保證綠化美觀、凈化空氣、環保節能；而以空氣為基底則可以保證空氣的良好流通。

本發明可以應用于高效隔音降噪、綠化美觀、環保節能。

附圖說明

圖1是本發明結構三維示意圖；圖2是本發明結構二維俯視圖；

圖3是本發明單元晶胞示意圖；圖中：1是散射體；2是基底；3是中間空腔。

具體實施方式

本發明的具體實施方式如圖1所示，本實施例采用聲子晶體構造的降噪綠化帶由特殊陣列排布的多個散射體1和中間空腔2構成。其中散射體1可以選用各類草木；中間空腔內的介質一般選用空氣，也可以選用塑料泡沫之類的材料。

實施例1：

本實施例聲子晶體構造的隔音降噪綠化帶由若干個單元組成，一個單元由32棵樹木構成，其晶格系數的數量為兩種，按照以下陣列方式栽種；五排成長方形排列，寬度方向的中間一排僅在兩端各種一棵，其余留有空腔，寬度方向從空腔外兩邊各兩排，每排依次為8棵和7棵，每排相鄰樹木間距不相等，外排樹木間距稍大。單元數根據綠化帶的長度確定。

實施例2：

本實施例聲子晶體構造的隔音降噪綠化帶由若干個單元組成，一個單元由86棵樹木構成，其晶格系數的數量為三種，按照以下陣列方式栽種；七排成長方形排列，寬度方向的中間一排僅在兩端各種一棵，其余留有空腔，寬度方向從空腔外兩邊各三排，每排由外至內依次為15棵、14棵和13棵。單元數根據綠化帶的長度確定。

實施例3：

本實施例聲子晶體構造的隔音降噪綠化帶由若干個單元組成，一個單元由118棵樹木構成，其晶格系數的數量為四種，按照以下陣列方式栽種；九排成長方形排列，寬度方向的中間一排僅在兩端各種一棵，其余留有空腔，寬度方向從空腔外兩邊各四排，每排由外至內依次為16棵、15棵、14棵和13棵。單元數根據綠化帶的長度確定。

實施例4

本實施例聲子晶體構造的隔音降噪綠化帶由若干個單元組成，一個單元由162棵樹木構成，其晶格系數的數量為五種，按照以下陣列方式栽種；十一排成長方形排列，寬度方向的中間一排僅在兩端各種一棵，其余留有空腔，寬度方向從空腔外兩邊各五排，每排由外至內依次為20棵、18棵、16棵、14棵和12棵。單元數根據綠化帶的長度確定。