直于薄膜平面移位时，有褶皱的薄膜具有小得多的 回复力。尽管要求较大的力将扭曲伸展为平坦形式，但只需较小的力来扭曲带有波纹的相 同材料的薄膜。部分地，这是因为带波纹形式的扭曲涉及更多的扭转运动，导致围绕任何给 定段的更大的力矩，同时，导致薄膜的更小的拉伸、延长或线性扭转。褶皱的薄膜提供一种 调节薄膜有效弹性的可选途径，使其和附着于其上的薄块一起形成期望的共振结构。与相 同材料制成的平坦薄膜相比，随着褶皱或波纹的引入，可以使本结构的工作频率更为降低。 这就允许褶皱的薄膜可以部分地依靠自身的形状来提供一些挠性和弹性。
[0177] 图28A和图28B是一种消声结构的示意图，其带有褶皱薄膜用于隔声，每个单元使 用单个薄块。图28A是侧视图，而图28B是俯视图或平面图。图中示出刚性框架2801、薄 膜2803,其带有波纹段2804和平坦段2805、2806。预定质量的薄块2810附着并悬挂在薄 膜2803的平坦段2806上，并且被波纹段2804环绕。
[0178] 在一种非限制性示例中，褶皱或波纹部分以同心圆形式示出，如在外周固定至刚 性框架2801的圆形薄膜2803的中间部分周围内的波纹段2804。薄膜的中心部2806和最 外周部分2805保持平坦。可选择地，褶皱图案也可以是其它几何形状，诸如正方形或多边 形，这取决于硬质框架的形状。
[0179] 图29A和图29B是一种消声结构的示意图，采用了褶皱薄膜用于隔音，其中将多 个薄块附着至褶皱或波纹薄膜。图29A是侧视图，图29B是俯视图或平面图。图中示出刚 性框架2901、薄膜2903,薄膜2903带有波纹段2911~2915和平坦段2921~2926。薄块 2931~2934附着并悬挂在薄膜2903的平坦段2922~2925上，以波纹段2911~2915将 薄块2931~2934悬挂在薄膜2903上。薄块2931~2934可以具有大致相同的预定质量 或多种不同的预定质量。
[0180] 图29A和图29B的布置方式，在以其外边界固定于刚性框架2901的薄膜2903的 一些部分中，在段2911~2915中使用成平行线形式的褶皱或波纹。
[0181] 结论
[0182] 应当理解，为了解释本发明的主题实质，本文描述并举例说明了部件的细节、材 料、步骤、以及布置方式，本领域的技术人员对此可以根据本发明的原理做出许多其它的改 变，所有这些改变都在由所附权利要求限定的本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种消声面板，包括： 实质透音的平面刚性框架，其分成多个单独的大体二维单元； 固定于所述刚性框架的挠性材料薄片，以及固定于所述挠性材料薄片的多个薄块，使 得所述多个单元的每一个单独单元设置有各自的薄块，从而建立共振频率，所述共振频率 由所述各单独单元的平面几何特性、所述挠性材料的挠性、以及其上的所述各自薄块限定； 以及 所述多个单元分成至少两种不同类型的单独单元，其按交替方式或根据预定图案分布 在所述消声面板上，所述不同类型的单独单元构造成，使得由所述不同类型单独单元的第 一类单元发出的声波，与由所述不同类型单独单元的第二类单元、或者与所述不同类型单 独单元的聚集体发出的声波，形成消声模式。2. 根据权利要求1所述的消声面板，进一步包括，所述不同类型的单独单元，其具有的 结构包括所述各自单独单元的平面几何特性、所述挠性材料的挠性、以及其上的所述各自 薄块，使得在由至少两种所述不同类型的单独单元发出的声波之间建立异相关系。3. 根据权利要求1所述的消声面板，其中，至少多个所述单元包含空气能够自由且充 分地从中穿过的大小相当的气孔或开口，以提供或促进空气流通。4. 根据权利要求1所述的消声面板，进一步包括，各单元构造成所述至少两种不同类 型的单独单元作为以预定的交替排列方式布置的A类单元和B类单元。5. 根据权利要求4所述的消声面板，其中： 所述A类单元各包括固定在所述单元框架上的弹性材料薄片，以及附着于所述薄片的 至少一个薄块；以及 所述B类单元各包括固定在所述单元框架上的弹性材料薄片，以及附着于所述薄片的 至少一个薄块，所述薄块具有的重量与附着于所述A类单元的薄块的重量不同，或者，所述 弹性材料薄片没有附着薄块。6. 根据权利要求4所述的消声面板，其中，所述薄块具有的质量在0. 1克至10克的范 围内。7. 根据权利要求4所述的消声面板，其中，所述薄片包括多层所述挠性材料。8. 根据权利要求4所述的消声面板，其中： 所述挠性材料薄片包括不可渗透的挠性材料。9. 一种消声面板，包括： 多个叠置在一起的面板，其中，所述多个面板的每一个面板包括分成多个单独单元的 刚性框架； 挠性材料薄片； 固定于所述挠性材料薄片的多个薄块，使得所述多个单独单元的每一个单元具有附着 于该单元的至少一个所述薄块，藉此，所述单元具有共振频率，所述共振频率由每个所述单 独单元的平面几何特性、所述挠性材料的挠性、以及其上的所述各自薄块限定；以及 所述多个单元分成至少两种不同类型的单独单元，按交替排列方式或者根据预定图案 分布在所述面板上，所述不同类型的单独单元构造为，使得由所述不同类型单独单元的第 一类单元发出的声波，与由所述不同的单独单元的第二类单元、或者与所述不同类型单独 单元的聚集体发出的声波，形成消声模式。10. 根据权利要求9所述的消声面板，进一步包括，所述不同类型的单独单元具有的包 括所述各自单独单元的平面几何特性、所述挠性材料的挠性、以及其上的所述各自薄块的 结构，使得在由至少两种所述不同类型的单独单元发出的声波之间建立异相关系。11. 一种消声面板，包括： 实质透音的平面刚性框架，其分成多个单独的、实质上二维的单元； 固定于所述刚性框架的挠性固体材料薄片，以及固定于所述挠性材料薄片的多个薄 块，使得每一个单元设置有各自薄块，从而建立共振频率，所述共振频率由所述各自单独单 元的平面几何特性、所述固体材料的弹性模量、以及其上的所述各自薄块限定；以及 选择薄膜以对所述单元的至少一个子集合提供共振特性，具有选择标准包括如下至少 之一：所述薄膜的厚度、所述薄膜的弹性、所述薄膜的杨氏模量和泊松比，所述薄块的质量 和尺寸，以及所述单元的尺寸，所述共振特性提供从次声（低于IHz)到超声（IMHz以上） 范围内的工作频率选择。12. 根据权利要求11所述的消声面板，进一步包括： 所述多个单元分成至少两种不同类型的所述单独单元，按交替排列方式或根据预定图 案分布在所述面板上，所述不同类型的单独单元构造成，使得由所述不同类型单独单元的 第一类单元发出的声波，与由所述不同类型单独单元的第二类单元、或者与所述不同类型 单独单元的聚集体发出的声波，形成消声模式。13. 根据权利要求11所述的消声面板，其中，所述固体材料薄片的厚度在所述单元各 处变化。14. 根据权利要求11所述的消声面板，进一步包括多层所述固体材料。15. 根据权利要求11所述的消声面板，进一步包括： 多个叠置在一起的面板，其中，每一个所述面板包括分成多个单独单元的刚性框架、固 体材料薄片、以及多个薄块，每一个薄块固定至所述固体材料薄片，以使每个单元具有各自 的薄块； 所述消声结构的工作频率由所述单独单元的平面几何特性、所述固体材料的挠性、以 及其上各自的薄块限定。16. 根据权利要求15所述的消声面板，进一步包括： 每一个所述面板形成有薄块，薄块具有的重量与面板中其它面板的不同。17. -种消声面板，包括： 实质透音的平面刚性框架，其分成多个单独的实质二维单元； 固定于所述刚性框架的挠性材料薄片，以及固定于所述挠性材料薄片的多个薄块，使 得每一个单元设置有各自的薄块，从而，建立共振频率，所述共振频率由所述各自单独单元 的平面几何特性、所述挠性材料的挠性、以及其上的各自薄块限定；以及 所述挠性材料具有褶皱或波纹，以允许用减小的材料弹性使其扭曲，从而，允许所述挠 性材料扭曲超过由相同类型平面材料所能提供的扭曲，同时在支撑所述多个薄块中保持机 械强度。18. 根据权利要求17所述的消声面板，其中，与使用相同材料的平坦薄膜实现的共振 频率相比，所述薄片上的褶皱或波纹使所述单元的共振频率降低。19. 根据权利要求17所述的消声面板，其中，所述固体材料薄片的厚度在所述单元各 处变化。20. 根据权利要求17所述的消声面板，进一步包括多层所述固体材料。21. 根据权利要求17中所述的消声面板，进一步包括： 多个叠置在一起的面板，其中，每一个所述面板包括分成多个单独单元的刚性框架、固 体材料薄片、以及多个薄块，每一个薄块固定至所述固体材料薄片，以使每个单元具有各自 的薄块； 所述消声结构的工作频率由所述单独单元的平面几何特性、所述固体材料的挠性、以 及其上的各自薄块限定。22. 根据权利要求21所述的消声面板，进一步包括： 每一个所述面板形成有薄块，该薄块具有的重量与所述面板中的其它面板不同。23. 根据权利要求17所述的消声面板，进一步包括： 彼此面对的相邻框架，其间的距离与所述框架的尺寸成预定的关系。24. 根据权利要求17所述的消声面板，进一步包括： 所述单元包括刚性板，其中，所述刚性板具有一种提供可调节功能的拍动模式，藉此， 符合板质量平方根倒数的近似关系使所述频率减小。25. 根据权利要求17所述的消声面板，进一步包括： 所述单元包括刚性板，其中，所述刚性板具有一种提供可调节功能的拍动模式，藉此， 所述拍动模式提供一种基于可调节共振频率的可调节功能，通过改变非对称板之间的间 距，所述薄膜的厚度、弹性如杨氏模量和泊松比，以及所述膜的褶皱图案，所述板的质量，以 及所述单元尺寸，能调节所述共振频率。26. 根据权利要求17所述的消声面板，进一步包括各单位单元中的多个板。27. 根据权利要求17所述的消声面板，进一步包括： 所述单元形成有结构单元，所述结构单元包括经受振动的质量块，以及，所述振动具有 共振频率，通过改变所述结构单元的横向尺寸、所述薄膜弹性、以及褶皱图案、以及所述板 的材料类型和尺寸，使所述共振频率增大或减小，从而，允许选择所述共振频率作为耗散核 心。
【专利摘要】一种消声面板由实质透声的平面刚性框架构成，该刚性框架分成多个单独的大体二维单元。挠性材料薄片固定至刚性框架，以及，多个薄块固定至挠性材料薄片，使得每一个单独单元设置有各自的薄块，以建立共振频率，该共振频率由框架的平面几何特性、挠性材料的挠性、以及薄块限定。单元分成至少两种不同类型的单独单元，构造成使得，由不同类型单独单元的第一类单元发出的声波，与由不同类型单独单元的第二类单元、或不同类型单独单元的聚集体发出的声波，形成消声模式。
【IPC分类】G10K11/172, G10K11/16
【公开号】CN105122348
【申请号】CN201480015138
【发明人】杨志宇, 沈平, 马冠聪, 杨旻, 李勇
【申请人】香港科技大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2014年3月12日
【公告号】WO2014139323A1