本發明涉及噪聲控制的聲學材料，特別是涉及一種聲學超材料單胞結構及單胞組合體。
背景技術：
1、在日常生活中，環境噪聲帶來了許多不利影響。為了降低或消除噪聲的不利影響，我們需要對噪聲進行控制。根據噪音的產生、傳播和接收，我們可以在聲源處抑制噪聲、在聲傳播途徑中控制噪聲或者在聲音接收處控制。在這三種控制方式當中，在聲傳播途徑中的控制噪聲是最普遍技術。目前對噪聲的主要控制方式是通過增加隔音結構厚度，但是這種方式往往要占據很大的空間，所需成本巨大。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種聲學超材料單胞結構及單胞組合體，以解決上述現有技術存在的問題，單胞結構尺寸小且易于組合，能夠有效地降低不同頻率的噪聲，降噪成本低。
2、為實現上述目的，本發明提供了如下方案：
3、本發明提供一種聲學超材料單胞結構，所述聲學超材料單胞結構為亞波長結構，包括嵌套連接的第一亥姆霍茲共振腔體和第二亥姆霍茲共振腔體；
4、所述第一亥姆霍茲共振腔體包括第一圓柱形腔體，所述第一圓柱形腔體的一端向內凹陷形成圓臺形嵌接槽，另一端中部設有出口，所述圓臺形嵌接槽與所述第一圓柱形腔體共軸線，所述圓臺形嵌接槽的槽口直徑與所述第一圓柱形腔體的直徑相等，所述圓臺形嵌接槽的槽底直徑小于槽口直徑，所述圓臺形嵌接槽的槽底與所述第一圓柱形腔體的出口端面之間存在間隙；
5、所述第二亥姆霍茲共振腔體包括同軸線相互連接的圓柱段和圓臺段，所述圓柱段的一端與所述圓臺段的大端連接，另一端端面中部設有進口，所述圓柱段的直徑小于所述第一圓柱形腔體的直徑，并與所述圓臺段的大端直徑相等，所述圓柱段的高度小于所述第一圓柱形腔體的高度，所述圓臺段嵌設于所述圓臺形嵌接槽內且兩者共軸線設置，所述圓臺段的小端固定于所述圓臺形嵌接槽的槽底，所述圓臺段的小端直徑不小于所述出口和所述進口的直徑，所述圓臺段的小端直徑小于所述圓臺形嵌接槽的槽底直徑，所述圓臺段的小端為開口端，所述圓臺形嵌接槽的槽底設有與所述圓臺段的小端開口大小相等且共軸線的通孔，所述圓臺段的高度大于所述圓臺形嵌接槽的槽深。
6、優選地，所述第一圓柱形腔體內部設有圓形隔板，所述圓形隔板設置于所述圓臺形嵌接槽的槽底背向槽口的一側，所述圓形隔板與所述圓臺形嵌接槽共軸線設置，所述圓形隔板的一端與所述圓臺形嵌接槽的槽底固定連接，另一端固定于所述第一圓柱形腔體的出口端面上，所述圓形隔板上沿周向方向均布有多個微孔。
7、優選地，所述第一圓柱形腔體的直徑為d，50mm≤d≤200mm，高度為l，15mm≤l≤75mm；所述圓柱段的直徑為d1，49mm≤d1≤199mm，高度為l1，1mm≤l1≤30mm。
8、優選地，所述圓臺段的高度與所述圓臺形嵌接槽的槽深的差值為l2，2mm≤l2≤8mm；所述圓臺形嵌接槽的槽底距離所述第一圓柱形腔體的出口端面的距離為l3，4mm≤l3≤10mm。
9、優選地，所述圓臺段的小端直徑為t，20mm≤t≤100mm；所述圓臺形嵌接槽的槽底半徑與所述圓臺段的小端半徑差值為t1，2mm≤t1≤5mm。
10、優選地，所述出口和所述進口的直徑相等。
11、優選地，所述微孔的半徑為r孔，0.5mm≤r孔≤2mm，所述圓形隔板的穿孔率為2％-5％。
12、優選地，所述出口連接有出口管，所述出口管的高度為l4，1mm≤l4≤10mm。
13、優選地，所述第一亥姆霍茲共振腔體和所述第二亥姆霍茲共振腔體為一體成型結構。
14、本發明還提供一種聲學超材料單胞組合體，所述聲學超材料單胞組合體為以上所述的聲學超材料單胞結構中的任意一種、兩種或多種的組合，各所述聲學超材料單胞結構呈周期性排布。
15、本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：
16、本發明提供的聲學超材料單胞結構，通過亞波長尺度的微結構設計(即結構尺寸遠小于聲波傳播的波長)實現對聲波的調制。該聲學超材料單胞結構與傳統吸聲材料相比，吸聲超材料單胞結構的尺寸更小，使得其在空間有限的場景中更容易實現降噪效果。同時，當多個吸聲超材料單胞結構進行組合時，即本發明提供的聲學超材料單胞組合體，可以實現寬頻降噪的效果，能夠覆蓋更廣泛的頻率范圍，從而更有效地降低不同頻率的噪聲。由于吸聲超材料單胞結構的尺寸小且易于組合，可以根據實際需求和空間條件進行靈活設計，降噪成本低。
1.一種聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述聲學超材料單胞結構為亞波長結構，包括嵌套連接的第一亥姆霍茲共振腔體和第二亥姆霍茲共振腔體；
2.根據權利要求1所述的聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述第一圓柱形腔體內部設有圓形隔板，所述圓形隔板設置于所述圓臺形嵌接槽的槽底背向槽口的一側，所述圓形隔板與所述圓臺形嵌接槽共軸線設置，所述圓形隔板的一端與所述圓臺形嵌接槽的槽底固定連接，另一端固定于所述第一圓柱形腔體的出口端面上，所述圓形隔板上沿周向方向均布有多個微孔。
3.根據權利要求1所述的聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述第一圓柱形腔體的直徑為d，50mm≤d≤200mm，高度為l，15mm≤l≤75mm；所述圓柱段的直徑為d1，49mm≤d1≤199mm，高度為l1，1mm≤l1≤30mm。
4.根據權利要求1所述的聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述圓臺段的高度與所述圓臺形嵌接槽的槽深的差值為l2，2mm≤l2≤8mm；所述圓臺形嵌接槽的槽底距離所述第一圓柱形腔體的出口端面的距離為l3，4mm≤l3≤10mm。
5.根據權利要求1所述的聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述圓臺段的小端直徑為t，20mm≤t≤100mm；所述圓臺形嵌接槽的槽底半徑與所述圓臺段的小端半徑差值為t1，2mm≤t1≤5mm。
6.根據權利要求1所述的聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述出口和所述進口的直徑相等。
7.根據權利要求2所述的聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述微孔的半徑為r孔，0.5mm≤r孔≤2mm，所述圓形隔板的穿孔率為2％-5％。
8.根據權利要求1所述的聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述出口連接有出口管，所述出口管的高度為l4，1mm≤l4≤10mm。
9.根據權利要求1所述的聲學超材料單胞結構，其特征在于：所述第一亥姆霍茲共振腔體和所述第二亥姆霍茲共振腔體為一體成型結構。
10.一種聲學超材料單胞組合體，其特征在于：所述聲學超材料單胞組合體為權利要求1～9中所述的聲學超材料單胞結構中的任意一種、兩種或多種的組合，各所述聲學超材料單胞結構呈周期性排布。