一种具有自适应功能的声子晶体声屏障

摘要

本发明提供了一种具有自适应功能的声子晶体声屏障，包括可调节共振腔大小的散射体管、传感器、控制器、驱动器，执行器、两个步进推杆、控制板、连接板子和散射体管的连接机构；本发明提供的声子晶体声屏障中的散射体可以根据不同的主要噪声频段，由拾音器拾取噪声的音频信号，并将其传输给单片机，通过单片机产生对应的降噪脉冲作用于步进电机，驱动步进电机转动，使步进推杆带动控制板移动，改变每个底座子叶的倾斜程度，然后通过铰链散射体的外径和共振腔改变散射体带隙的频率范围而使散射体的带隙频段和噪声最大幅值频段对应，能自动适应噪声环境，显著增强声屏障对不同的噪声频段进行有效反射和吸收衰减，效果好，降噪更有针对性。

权利要求

1.一种具有自适应功能的声子晶体声屏障，其特征在于，包括散射体管(1)、传感器、控制器、驱动器、执行器、两个同步的步进推杆(6)、控制板(7)及连接机构(8)，散射体管(1)上部设置有共振腔(14)，其底部与连接机构(8)连接；

传感器与驱动器通过控制器连接，执行器与步进推杆(6)连接，并通过驱动器与控制器连接；

控制板(7)分别与步进推杆(6)和连接机构(8)连接；

通过传感器拾取音频信息传递给控制器产生脉冲，由驱动器接收脉冲信号并驱动步进推杆(6)和连接机构(8)，用于控制多个散射体管(1)的外径和共振腔(14)的大小，衰减传播来的噪声；

所述散射体管(1)中间为一个薄壁空心的六棱柱(13)且该棱柱面底部固定于连接机构(8)上，六个棱柱面每个棱柱面中心设置一个开口，所述每个开口内设置有匹配开口大小的一块其一侧指向棱柱中心的隔板(12)，所述隔板另一端与扇形薄壁空心筒状圆柱(11)的内壁连接，两块相邻隔板(12)之间的空间包括一个共振腔(14)；

六棱柱(81)、固定装置(82)、导轨(83)、圆筒(84)、底座(85)、夹持装置(86)、滑轮(87)、连杆(88)和子叶(89)，

每个散射体管(1)对应六个导轨(83)，六个导轨(83)分别嵌于一个中心六棱柱(81)的侧面上，由相同的六个所述子叶(89)、连杆(88)、两个滑轮(87)和夹持装置(86)分别与底座(85)所述六棱柱(81)、所述底部的固定装置(82)六个侧面不同方向的导轨(83)和圆筒(84)连接，组成一个连接机构(8)；

所述夹持装置(86)底部通过两个滑轮(87)与导轨(83)连接，所述夹持装置(86)设置的隔板(12)垂直于棱柱面，导轨(83)嵌于中间的六棱柱(81)上，夹持装置(86)的上部和子叶(89)的上部分别采用铰链方式连接于连杆(88)的两端，连杆(88)可以和子叶(89)的上部和夹持装置(86)的上部相对转动，子叶(89)的底部设置有一个小孔，所述小孔与底座(85)顶部设置的圆筒(84)间隙配合，子叶(89)和圆筒(84)可以相对转动，底座(85)中间是贯通的，散射体管(1)棱柱面底部固定于底部的固定装置(82)上，所述六棱柱(81)与底座(85)的贯通部分配合；

所述散射体管(1)本身设置有多个共振腔，一块控制板(7)开设有多个圆形孔洞，每个孔洞和单个散射体管(1)通过连接机构(8)连接，控制板(7)高度固定，子叶(89)向外倾斜与控制板(7)对应圆孔的上沿固定连接，同时固定夹持装置(86)于导轨(83)的相对位置及散射体管(1)的外径大小。

2.如权利要求1所述的具有自适应功能的声子晶体声屏障，其特征在于，所述传感器为拾音器(2)，所述拾音器(2)用于拾取的外部纵波音频并将其转化为电信号传输至单片机(3)内。

3.如权利要求1所述的具有自适应功能的声子晶体声屏障，其特征在于，控制器采用单片机(3)，所述单片机(3)接收拾音器(2)的电信号通过FFT算法模型得到拾取音频的最大幅值频段，由单片机(3)计算散射体外径的改变量和步进推杆(6)的改变量，通过单片机(3)产生与步进推杆(6)的改变量对应的脉冲传输给驱动器，改变散射体带隙的频率范围，使散射体的带隙频段和噪声最大幅值频段对应，用于衰减该频段的噪声。

4.如权利要求1所述的具有自适应功能的声子晶体声屏障，其特征在于，所述驱动器包括至少两个第一步进电机(4)，所述执行器包括至少两个第二步进电机(5)，所述两个第一步进电机(4)和两个第二步进电机(5)分别设置于控制板(7)的两端，控制板(7)相同端的第一步进电机(4)和第二步进电机(5)相连接；

所述第一步进电机(4)的扭矩小于第二步进电机(5)的扭矩。

5.如权利要求1所述的具有自适应功能的声子晶体声屏障，其特征在于，所述两个步进推杆(6)分别位于控制板(7)两侧并对称设置，控制板(7)设置于两个步进推杆(6)顶部，所述控制板(7)保持水平并可以上下竖直移动，用于改变散射体的外径和共振腔的大小。

6.如权利要求1所述的具有自适应功能的声子晶体声屏障，其特征在于，所述散射体管(1)由聚氯乙烯制成，按照正方形晶格布置，所述散射体管(1)采用三排设计形式，每排六个散射体管(1)。

说明书

一种具有自适应功能的声子晶体声屏障

技术领域

[0001] 本发明涉及公路交通噪声控制的技术领域，具体而言，涉及一种具有自适应功能的声子晶体声屏障。

背景技术

[0002] 目前高速公路在给社会带来巨大便利的同时也给公路沿线的居民带来了严重的噪声污染，在我国交通干线中，路侧环境噪声白天高于70dB(A)噪声水平，夜间高于55dB(A)
噪声的占80％。严重的公路噪声污染问题已经成为公路建设中不可轻视的环境问题。声子
晶体具有弹性波带隙特征的周期性复合材料，它的基本特征是当弹性波在声子晶体中传播
时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关系即能带结构，色散关系曲线之间的频率
范围称为带隙，在这个频率范围内弹性波无法传播。声子晶体主要有布拉格散射和局域共
振型特性。利用其带隙性质，可设计出全新隔振、降噪材料，所以声子晶体在工程领域有着
广泛的应用前景。因此，声子晶体常被用于特定频率范围内的减振降噪。

[0003] 局域共振机理认为，在特定频率的弹性波激励下，单个散射体产生共振，并与入射波相互作用，使其不能继续传播。禁带的产生主要取决于各个单散射体本身的结构与弹性
波的相互作用。

[0004] 如图2所示，声屏障的原理是把噪音的传播过程，即从噪声源到接收点可以看成一条直线，当我们把声屏障放置在噪声源和接收点之间时，该声屏障可以将噪音的传播路径
阻断，一部分传输的声能被反射或散射回噪声源，而其他部分通过障碍物，从障碍物的边缘
衍射或被材料吸收，声屏障使噪声在传播过程中有明显的衰减作用，一般可降噪5dB‑15dB。
声子晶体声屏障是解决高速公路噪声污染问题有效的控制手段，此外公开号为
CN111719451A的中国发明专利提供了一种结合Bragg散射与吸声共振的波浪形高速公路声
子晶体声屏障，采用高度不同的钢立柱，其呈正方形晶格布置；声屏障从正面看呈波浪状，
逐层增高；散射吸声体内部填充岩棉介质吸声，在Bragg干涉消声机制和共振腔吸声机制的
共同作用下，声子晶体的声屏障结构能最大程度地对高速公路主要噪声频段0‑500Hz、800‑
1250Hz的交通噪声进行有效衰减，这种传统声子声屏障降噪缺乏普遍适应性，对于不同种
类的路段，噪音产生的主导因素不同，特征噪声频谱也不相同，传统声屏障由于其既定的结
构，只能产生特定的带隙(见图3和图7)。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于：针对现有技术中存在的声子晶体声屏障降噪缺乏普遍适应性，对不同路段的不同时段，噪音产生的主导因素不同，特征噪声频谱也不相同，由于其既
定的结构，只能产生特定带隙的问题，本发明的一种自适应声子晶体声屏障，能够根据噪声
环境频谱的不同，更有针对性的对交通噪声进行有效衰减，降低受声点处的声压，使声屏障
的降噪效果更有效，更具有针对性。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供了一种具有自适应功能的声子晶体声屏障，包括散射体管、传感器、控制器、驱动器、执行器、两个同步的步进推
杆、控制板及连接机构，散射体管上部设置有共振腔，其底部与连接机构连接；传感器与驱
动器通过控制器连接，执行器与步进推杆连接，并通过驱动器与控制器连接；控制板分别与
步进推杆和连接机构连接；通过传感器拾取音频信息传递给控制器产生脉冲，由驱动器接
收脉冲信号并驱动步进推杆和连接机构，用于控制多个散射体管的外径和共振腔的大小，
衰减传播来的噪声。

[0007] 上述任一项技术方案中，进一步地，所述散射体管中间为一个薄壁空心的六棱柱且该棱柱面底部固定于连接机构上，六个棱柱面每个棱柱面中心设置一个开口，所述每个
开口内设置有匹配开口大小的一块其一侧指向棱柱中心的隔板，所述隔板另一端与扇形薄
壁空心筒状圆柱的内壁连接，两块相邻隔板之间的空间包括一个共振腔。

[0008] 上述任一项技术方案中，进一步地，所述传感器为拾音器，所述拾音器用于拾取的外部纵波音频并将其转化为电信号传输至单片机内。

[0009] 上述任一项技术方案中，进一步地，控制器采用单片机，所述单片机接收拾音器的电信号通过FFT算法模型得到拾取音频的最大幅值频段，由单片机计算散射体外径的改变
量和步进推杆的改变量，通过单片机产生与步进推杆的改变量对应的脉冲传输给驱动器，
改变散射体带隙的频率范围，使散射体的带隙频段和噪声最大幅值频段对应，用于衰减该
频段的噪声。

[0010] 上述任一项技术方案中，进一步地，所述驱动器包括至少两个第一步进电机，所述执行器包括至少两个第二步进电机，所述两个第一步进电机和两个第二步进电机分别设置
于控制板的两端，控制板相同端的第一步进电机和第二步进电机相连接；所述第以步进电
机的扭矩小于第二步进电机的扭矩。

[0011] 上述任一项技术方案中，进一步地，所述两个步进推杆分别位于控制板两侧并对称设置，控制板设置于两个步进推杆顶部，所述控制板保持水平并可以上下竖直移动，用于
改变散射体的外径和共振腔的大小。

[0012] 上述任一项技术方案中，进一步地，所述连接机构包括：六棱柱、固定装置、导轨、圆筒、底座、夹持装置、滑轮、连杆和子叶，每个散射体对应六个导轨，六个导轨分别嵌于一
个中心六棱柱的侧面上，由相同的六个所述子叶、连杆、两个滑轮和夹持装置分别与底座所
述六棱柱、所述底部的固定装置六个侧面不同方向的导轨和圆筒连接，组成一个连接机构。

[0013] 上述任一项技术方案中，进一步地，所述夹持装置底部通过两个滑轮与导轨连接，所述夹持装置设置的隔板垂直于棱柱面，导轨嵌于中间的六棱柱上，夹持装置的上部和子
叶的上部分别采用铰链方式连接于连杆的两端，连杆可以和子叶的上部和夹持装置的上部
相对转动，子叶的底部设置有一个小孔，所述小孔与底座顶部设置的圆筒间隙配合，子叶和
圆筒可以相对转动，底座中间是贯通的，散射体管棱柱面底部固定于底部的固定装置上，所
述六棱柱与底座的贯通部分配合。

[0014] 上述任一项技术方案中，进一步地，所述散射体本身设置有多个共振腔，一块控制板开设有多个圆形孔洞，每个孔洞和单个散射体通过连接机构连接，控制板高度固定，子叶
向外倾斜与控制板对应圆孔的上沿固定连接，同时固定加持装置于导轨的相对位置及散射
体的外径大小。

[0015] 上述任一项技术方案中，进一步地，所述散射体由聚氯乙烯制成，按照正方形晶格布置，所述散射体采用三排设计形式，每排六个散射体。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] (1).本发明提供的自适应声子晶体声屏障，可以根据不同噪声的最大幅值频段，通过传感器、控制器、驱动器和执行器控制步进推杆调整控制板的高度，根据噪声频谱的不
同，以改变散射体的外径和共振腔的大小，产生不同的带隙，使声屏障的带隙的频段和噪声
最大幅值频段相对应，对该噪声频段进行有效衰减，使声子晶体声屏障隔声更有针对性，有
效增强了声屏障的隔声降噪性能。

[0018] (2).本发明的一种自适应声子晶体声屏障，能够根据噪声环境频谱的不同，更有针对性的对交通噪声进行有效衰减，降低受声点处的声压，使声屏障的降噪效果更有效，更
具有针对性。

附图说明

[0019] 本发明的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0020] 图1为本发明提供的一种具有自适应声子晶体声屏障结构示意图；

[0021] 图2为本发明一个实施例的声子晶体声屏障降噪原理示意图；

[0022] 图3为本发明的单开口声子晶体声屏障单个散射体结构示意图；

[0023] 图4为本发明的自适应声子晶体声屏障单个散射体管顶部结构示意图；

[0024] 图5为本发明的自适应声子晶体声屏障连接机构部分机构结构示意图；

[0025] 图6为本发明的自适应声子晶体声屏障连接机构完整的结构示意图；

[0026] 图7为本发明的单开口局域共振型声子晶体能带结构示意图；

[0027] 图8为本发明的自适应的多共振腔声子晶体能带结构示意图；

[0028] 图9为本发明的自适应的多共振腔声子晶体声屏障的功能框图；

[0029] 图10为本发明的自适应的多共振腔声子晶体声屏障的流程图。

具体实施方式

[0030] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图1‑10和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的
实施例及实施例中的特征可以相互结合。

[0031] 在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开
的具体实施例的限制。

[0032] 如图2所示，本发明的自适应功能的声子晶体声屏障降噪的主要原理示意图。声屏障作为一种末端噪声控制的降噪形式，是交通领域应用很广泛，被公认为是行之有效的措
施，在声源和受声点之间插入屏障，可以阻止噪声直接传到受声点。

[0033] 在现有技术基础上，本发明实施例提出一种具有自适应功能的声子晶体声屏障，实现对道路上不同路况的各种特征频谱的交通噪声进行有效衰减。

[0034] 如图1、4和5所示，本例的自适应声子晶体声屏障，主要包括：可调节共振腔大小的散射体管1、拾音器2、单片机3、驱动器、控制器、两个行程为15mm推力为500N步进推杆6、水
平的控制板7和连接控制板7和散射体管1的连接机构8八个部分。

[0035] 本例提供的散射体管1上部设置有共振腔14，进一步地，所述散射体管1中间为一个薄壁空心的六棱柱13且该棱柱面底部固定于连接机构8上，六个棱柱面每个棱柱面中心
设置一个开口，所述每个开口内设置有匹配开口大小的一块其一侧指向棱柱中心的隔板
12，所述隔板另一端与扇形薄壁空心筒状圆柱11的内壁连接，两块相邻隔板12之间的空间
包括一个共振腔14。散射体管1底部与连接机构8连接；

[0036] 本例提供的自适应声子晶体声屏障，控制板7使用一块尼龙板，质量较轻，比较光滑，所受摩擦力小比较容易控制。散射体1使用聚氯乙烯制成，成三排布置。滑轮87使用尼龙
材料，这样当散射体隔板12在运动时阻力也较小。连接机构8的扇形支叶89使用铝材，使受
力更充分和均匀，中心六棱柱81和导轨83也使用金属铝材，使部件连接牢靠，工作更稳定。

[0037] 本例提供的传感器与驱动器通过控制器连接，执行器与步进推杆6连接，并通过驱动器与控制器连接；控制器采用单片机3，所述单片机3作为控制器接收拾音器2的电信号，
然后通过FFT算法模型得到拾取音频的最大幅值频段也即噪声的频率幅值最高的频段，由
于带隙跟散射体1外径和共振腔14大小成反比，由单片机3根据噪声最大幅值频段计算散射
体外径的改变量和步进推杆6的改变量，由于散射体1外径和共振腔14大小受控制板7高度
的影响，计算得到控制板7高度的变化量，进而通过控制板7和步进推杆6顶部连接上时，单
片机再产生对应的脉冲，控制步进推杆6伸缩，改变控制板7的高度，从而改变散射体7外径
和共振腔14的大小，通过上述改变量得到散射体的外径和共振腔的大小，通过单片机3产生
与步进推杆6的改变量对应的脉冲传输给驱动器，驱动器改变散射体1带隙的频率范围，使
散射体1的带隙频段和噪声最大幅值频段对应，从而对该噪声频段进行有效衰减。

[0038] 本例提供的所述控制板7分别与步进推杆6和连接机构8连接；所述驱动器包括至少两个第一步进电机4，所述执行器包括至少两个第二步进电机5，所述两个第一步进电机4
和两个第二步进电机5分别设置于控制板7的两端，控制板7相同端的第一步进电机4和第二
步进电机5相连接；两个第二步进电机5分别控制同侧的步进推杆6，所述第一步进电机4的
扭矩小于第二步进电机5。

[0039] 本例提供的所述两个步进推杆6分别位于控制板7两侧并对称设置，控制板7设置于两个步进推杆6顶部，所述控制板7保持水平并可以上下竖直移动，用于改变散射体的外
径和共振腔的大小。

[0040] 本例提供的所述连接机构8包括：六棱柱81、固定装置82、导轨83、圆筒84、底座85、夹持装置86、滑轮87、连杆88和子叶89，

[0041] 每个散射体1对应六个导轨83，六个导轨83分别嵌于一个中心六棱柱81的侧面上，由相同的六个所述子叶89、连杆88、两个滑轮87和夹持装置86分别与底座85所述六棱柱81、
所述底部的固定装置82六个侧面不同方向的导轨83和圆筒84连接，组成一个连接机构8，单
个散射体1的每个隔板12底部都设有两个滑轮87，滑轮87置于导轨83上，每个散射体1对应
六个导轨83，六个导轨83分别嵌于的一个中心六棱柱81侧面的六个侧面上。中心六棱柱81
和导轨83以及棱柱面都是固定的，隔板12垂直于棱柱面，隔板12底部嵌有两个滑轮87置于
导轨83上，隔板12可以在棱柱面中间的开口中沿导轨83在靠进或远离棱柱中心的方向上运
动。

[0042] 控制板7由尼龙材料制成，且孔洞上表面要进行圆角处理。这样控制板7需要的步进电机4和步进电机5的功率小，而且由于控制板7的圆形孔洞边缘上沿与扇形的子叶89相
互运动产生滑动摩擦就相对较小。

[0043] 本例提供的所述夹持装置86底部通过两个滑轮87与导轨83连接，所述夹持装置86设置的隔板12垂直于棱柱面，导轨83嵌于中间的六棱柱81上，夹持装置86的上部和子叶89
的上部分别采用铰链方式连接于连杆88的两端，连杆88可以和子叶89的上部和夹持装置86
的上部相对转动，子叶89的底部设置有一个小孔，所述小孔与底座85顶部设置的圆筒84间
隙配合，子叶89和圆筒84可以相对转动，底座85中间是贯通的，散射体管1棱柱面底部固定
于底部的固定装置82上，所述六棱柱81与底座85的贯通部分配合。

[0044] 如图6所示，所述散射体1本身设置有多个共振腔，能带曲线有多个完整较宽的带隙，通过改变散射体1的外径和共振腔14的大小，就能实现对不同频段的噪声有针对性的衰
减。如图1所示，一块控制板7开设有多个圆形孔洞，每个孔洞和单个散射体1通过连接机构8
连接，控制板7高度固定，一块控制板7就能控制所有的散射体1外径和共振腔14的大小变
化，子叶89向外倾斜与控制板7对应圆孔的上沿固定连接，同时固定加持装置86于导轨83的
相对位置及散射体1的外径大小。

[0045] 在本发明中，连接机构8的子叶89使用铝材料制成，在步进推杆6缩短，控制板7下移时，子叶89就会由于重力作用而朝子叶89外侧面倾斜打开，子叶89就会和控制板7上沿的
圆形孔洞边缘相切，子叶89通过连杆88带动隔板12朝远离棱柱中心向外移动，进而增大散
射体1外径和共振腔14的大小；在控制板7由于步进推杆6伸长向上移动时，控制板7上沿就
会给子叶89外壁施加一个朝子叶89内壁的作用力，使子叶89合上，子叶89通过连杆88带动
隔板12靠近棱柱中心移动，从而减小散射体1外径和共振腔14的大小。本发明提供的自适应
声子晶体声屏障，可以根据不同噪声的最大幅值频段，自动改变散射体的外径和共振腔的
大小，使声屏障的带隙的频段和噪声最大幅值频段对应上，对该噪声频段进行有效衰减，使
声子晶体声屏障隔声更有针对性。

[0046] 所述散射体1按照正方形晶格布置，这种设计利于控制板7通过调节高度控制子叶89的开合，只需较小的动力源即可简便的完成控制；所述散射体1采用三排设计形式，每排
六个散射体1，此排列组合形式，尺寸和排列的设计形式，根据噪声频带范围、散射体1的高
度、散射体1的外径变化范围和共振腔14的开口范围大小以及散射体1壁厚而设定。

[0047] 本例提供的自适应声子晶体声屏障，其散射体结构包括外层的六个开口的扇形薄壁空心筒状圆柱11，内层的六个开口的薄壁空心六棱柱13，外层圆柱的每一段弧形筒内壁
部分的中心分别与一块隔板12一端连接，每个隔板12经每个棱柱面中心开口指向棱柱中
心，从而形成六个共振腔14的局域共振结构模式，散射体1实现多个带隙。六块隔板12及外
接圆柱的每一段弧形筒内壁部分可以在导轨83上靠近或远离棱柱中心移动，改变散射体1
外径和共振腔14的大小。具体的，散射体高度为2m，散射体外径变化范围为0.2m～0.35m，散
射体开口范围为10°～30°，散射体1壁厚为0.01m。

[0048] 本实施例是结合Bragg散射机理与吸声共振机理的声子晶体声屏障。应用中就将其置于道路两旁即可，本发明根据道路一天中大多数的噪声情况，确定散射体的初始直径
为0.26m,后面根据道路噪声最大幅值频段的改变，自动改变散射体的外径和共振腔的大
小，从而改变声子晶体声屏障的带隙，以致对该噪声频段进行有效衰减。明显提高了声屏障
的针对性和隔声量，同时亦充分发挥声子晶体声屏障对路域环境景观功能提升的优势，充
分优化和提升高速公路路域景观质量和视觉环境品质。

[0049] 如图7所示，传统的单开口声子晶体单胞能带结构示意图，如图8所示，本发明提供的多开口多共振腔声子晶体单胞能带结构示意图，对比可知，本例的多开口多共振腔的声
子晶体声屏障的带隙数量更多，带隙宽度更宽，对不同的噪声频率能更进行有针对性的降
噪。

[0050] 如图9所示，本发明的局域共振型声子晶体声屏障散射体可以根据不同的主要噪声频段的声源，由拾音器2拾取噪声的音频信号，并将其传输给单片机3，单片机3通过FFT算
法模型得到噪声最大幅值的频段，并产生对应的降噪脉冲作用于步进电机驱动器，驱动步
进电机5转动，使步进推杆6带动控制板7做竖直上下移动，改变每个底座5上子叶89的倾斜
程度，然后通过铰链改变散射体1的外径和共振腔14的大小。声子晶体散射体管受其内部周
期结构的作用，形成特殊的色散关系即能带结构，色散关系曲线之间的频率范围称为带隙，
在这个频率范围内弹性波无法传播。由于散射体带隙起始频率和散射体1外径和共振腔14
的大小成反比，改变散射体1的外径和共振腔14的大小，就能改变散射体带隙的频率范围，
从而使散射体的带隙频段和噪声最大幅值频段相对应，显著增加声屏障对该噪声频段的衰
减效果。进而对不同的噪声频段进行有效反射和吸收的衰减，本发明提供的声子晶体声屏
障能自动适应变化的道路噪声环境，降噪更有针对性，效果更好。

[0051] 如图10所示，本例提供的自适应声子晶体声屏障，开始时由交通工具产生的纵波音频声源，所述传感器为拾音器2，所述拾音器2用于拾取外部纵波音频并将其转化为电信
号传输至单片机3内。拾音器2接上单片机3，拾音器2接受纵波音频，并将其转化为电信号传
输到单片机3中。单片机3接上由步进电机驱动器，单片机3通过FFT算法计算得到噪声的最
大幅值频段，产生对应的脉冲，发送给步进电机驱动器，步进电机驱动器接上步进电机5，驱
动步进电机5转动，步进电机5接上步进推杆6，两个步进电机5通过联轴器分别带动两个步
进推杆6上下滑动。两个步进推杆6接上控制板7，从而使控制板7保持水平并上下移动。控制
板7接上连接机构8，使连接机构8的子叶89打开或者收拢。子叶89通过连杆88，带动隔板加
持装置86和隔板12靠近或者远离棱柱中心。本发明是根据噪声的最大幅值频率，自动改变
散射体管1的外径和共振腔14的大小。使声子晶体散射体管1本身结构的带隙发生变化，声
子晶体散射体管受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关系即能带结构，色散关系曲
线之间的频率范围称为带隙，在这个频率范围内弹性波无法传播。由于带隙跟散射体1外径
和共振腔14大小成反比(直接相关)，单片机3根据噪声频段，为了使带隙和噪声频段对应
上，通过计算得到散射体1的外径和共振腔14的大小，散射体1外径和共振腔14大小受控制
板7高度影响，计算得到控制板7高度的变化量，控制板7和步进推杆6的顶部连接，单片机3
再产生控制步进推杆6的脉冲，控制步进推杆6伸缩，改变控制板7的高度，从而改变散射体1
外径和共振腔14的大小，使散射体的带隙与噪声的最大幅值的频段对应上。

[0052] 通过调整控制板7的高度，就可以改变散射体1的外径和共振腔14的大小。当步进推杆6接收到单片机3的脉冲信号向上伸出时，由于步进推杆6的推力，控制板7就上移，就会
使连接机构8的子叶89的底部相对圆筒84向上转动，使子叶89收拢，带动隔板12靠近棱柱中
心移动。此时，散射体1外径和共振腔14就缩小了。当步进推杆6接收到单片机3的脉冲信号
向下收缩时，由于控制板7下移，连接机构8的子叶89受重力作用，其底部相对圆筒84向下转
动，使子叶89向外打开，带动隔板12在导轨83远离棱柱中心移动。此时，散射体1外径和共振
腔14的大小就增大，从而对该噪声频段进行有效衰减，使声屏障的降噪效果更有效，更有针
对性。

[0053] 以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离
本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修
改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

[0054] 本发明中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。

[0055] 本发明装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。

[0056] 尽管参考附图详地提供了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发
明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。