消声窗的研制

文/常德市第六中学 王丕立

生活在城市总是被各种各样的噪声干扰，如何能躲进小屋成一统，不被外界的噪音干扰？于是本人想到了发明一种消声器放置于窗户上，可以将噪音关在屋外，还给生活一片宁静。

消声器是能够阻挡声波的传播、而又允许气流通过的一种器件，是消除空气动力性噪声的重要措施和有效工具。消声器通常作为一种装置安装在空气动力设备(如鼓风机、空压机)的气流通道上或进、排气系统中以降低噪声。

消声器的种类很多，但究其消声机理，又可以把它们分为六种主要的类型，即阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器和有源消声器。

阻性消声器主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。当声波进入阻性消声器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消声器的声波减弱。阻性消声器就好象电学上的纯电阻电路，吸声材料类似于电阻。因此，人们就把这种消声器称为阻性消声器。阻性消声器对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。

小孔消声器的结构是一根末端封闭的直管，管壁上钻有很多小孔。小孔消声器的原理是以喷气噪声的频谱为依据的，如果保持喷口的总面积不变而用很多小喷口来代替，当气流经过小孔时，喷气噪声的频谱就会移向高频或超高频，使频谱中的可听声成分明显降低，从而减少对人的干扰和伤害。

图1

图2

图3

于是本人想到把“小孔消声器”和“阻性消声器”的原理结合起来，利用“小孔消声器”的结构和“阻性消声器”的消声方式发明一种综合两种消声器优点的复合消声器。

首先选择一种外表凹凸不平的矿泉水瓶（图1），然后在矿泉水瓶的表面打孔（图2）。打孔的目的是为了在保持喷口的总面积不变的前提下，用很多小喷口来代替，当气流经过小孔时，喷气噪声的频谱就会转向高频或超高频，使频谱中的可听声成分明显减低，从而减少对人的干扰和伤害。

第二步，剪掉矿泉水瓶的末端，然后往矿泉水瓶子里面塞满海绵，同时在矿泉水瓶的外壁也包一层海绵，目的是当声波进入矿泉水瓶时，由外面海绵和矿泉水瓶阻挡掉一部分声能，使之进入矿泉水瓶内部，经过多孔材料的空隙中摩擦转化成热能消耗掉，从而使通过消声装置的声波减弱甚至消失，以此来达到消声的目的。

第三步，在矿泉水瓶的两端各插一根筷子用作带动装置，如图3所示，然后在窗户的两端用带动装置使消声装置动起来，从而达到消声的效果。

为使窗户美观，可以选择把消声器做成菱形框的结构。在菱形框上安装使用的各种吸声材料，目前本人只发现有聚乙烯和活性炭可用，其他的材料还在寻找中。然后根据当地的实际情况，以合适的距离排列起来从而达到消声的目的。