(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210779746.1 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 安徽工业大学 地址 243002 安徽省马鞍山市湖东路59号 (72)发明人 邹勇　时兆龙　任浩　吴建光　 丁守军　李国友　 (74)专利代理 机构 西安铭泽知识产权代理事务 所(普通合伙) 61223 专利代理师 田甜 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 119/10(2020.01) (54)发明名称 一种带颈腔体发声时频率的计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种带颈腔体发声时频率的 计算方法， 涉及腔体发声频率技术领域， 将发声 问题的带颈腔体等效为赫姆霍兹共振腔体， 并根 据赫姆霍兹共振腔体得出腔体发声频率与腔体 几何参数的关系， 即为赫姆霍兹共振腔体的理论 模型； 根据赫姆霍兹共振腔体理论模型， 以注水 瓶为例， 通过 实验方法对影 响注水瓶发声频率的 影响因素进行分析， 获得影响因素， 通过改变影 响因素， 确定不同的发声频率； 根据本计算方法， 可以设计不同频率的发声器和消声器； 设计的腔 体可以将特定频率的发声器将能量传递出去； 设 计的腔体可以消除特定频率的噪声， 这些腔体的 组合可以消除对应频 段的噪声。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 115292894 A 2022.11.04 CN 115292894 A 1.一种带颈腔体发声时频率的计算方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 将发声问题的带颈腔体等效为赫姆霍兹共振腔体， 并根据赫姆霍兹共振腔体得出腔体 发声频率与腔体几何参数的关系， 即为赫姆霍兹共 振腔体的理论模型； 根据赫姆霍兹共振腔体理论模型， 通过实验方法对影响注水瓶发声频率的影响因素进 行分析， 获得影响因素， 其包括： 注水瓶的颈长、 注水瓶的颈截面积、 注水瓶的形状； 所述注 水瓶由细管和腔体组成， 即所述注水瓶 为带颈腔体； 通过改变 影响因素， 确定不同的发声频率； 根据不同的发生频率设计不同的发声器和 消音器； 其中， 所述赫姆霍兹共 振腔体的理论模型为： 其中f为频率， S0为颈口截面积， V0为腔内空气体积， L0为颈长， a为颈口半径， c为声速 。 2.根据权利要求1所述的一种带颈腔体发声时频率的计算方法， 其特征在于， 首先考虑 细管的声质量， 设媒质密度为ρ， 声压为p， 媒质元振动速度为v， 时间为t， 则近似化的流体欧 拉方程为： 在细颈管道上 取线积分得： 3.根据权利要求2所述的一种带颈腔体发声时频率的计算方法， 其特征在于， 当满足条 件 λ＞＞L0； 且v＝v0ejωt， 其中ω为声 音的角频率， 所述 化为： ‑jωρ L0v+p＝0 得到声阻抗X与等效声质量Ma的表达式为： 4.根据权利要求3所述的一种带颈腔体发声时频率的计算方法， 其特征在于， 通过对细 管的理论分析， 得到有关声质量的表达式， 然后考虑腔 体的声容， 联立质量守恒与 物态方程 得到： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292894 A 2其中c反映了媒质受声扰动时的压缩特性， 声学中其代 表声速， 由此 得: 5.根据权利要求4所述的一种带颈腔体发声时频率的计算方法， 其特征在于， 在腔体 内 做体积分得： 若满足λ＞＞L0， 的条件， 那么第一项中体积分中可以被线性化， 第二项变成面积分且线性 化， 由此得： ‑jωpV0+ρ c2vS0＝0 那么由上式得声阻抗X、 声容Ca为： 6.根据权利要求5所述的一种带颈腔体发声时频率的计算方法， 其特征在于， 在 分析完 赫姆霍兹共 振腔体的两 部分， 将它 们合并为 一个整体， 得到声阻抗的表达式： 令上式为 零得共振圆频率 为： 将ω通过公式 转化成声音频率f： 其中修正后的颈 长Led＝L0+1.7a， 其中1.7a为端口修 正值。 7.根据权利要求6所述的一种带颈腔体发声时频率的计算方法， 其特征在于， 得出频率 f与其相关量的函数关系： 8.根据权利要求1所述的一种带颈腔体发声时频率的计算方法， 其特征在于， 所述发声 器和消音器包括： 管 弦乐器， 封闭空间—单个赫姆霍兹共振器耦合消音器， 双颈部赫姆霍兹 共振器， 低频消声器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292894 A 3