[發明專利]軟聲學邊界平板

有效

• 申請號: 201980073302.2
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN112969830B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 沈平;麥浩堯;張曉男;董鎮
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: E04B1/84
• 分類號: E04B1/84
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張娜;顧麗波

一種軟邊界結構，其包括：諧振器結構，其能夠接收聲音或振動，建立與所接收的聲音或振動耦合的諧振，并且創建具有π相位因子的反射；以及軟邊界，所述軟邊界位于所述諧振器結構上或緊鄰所述諧振器結構。所述軟邊界與所述諧振器結構協作以衰減所述聲音或振動。

相關申請

本專利申請要求于2018年12月21日提交的美國臨時專利申請No.62/917,643和于2019年11月19日提交的美國臨時專利申請No.62/937,512的優先權，這些專利申請被轉讓給本發明的受讓人并由本發明的發明人提交，并且通過引用并入本文。

技術領域

本公開涉及使用軟邊界來增加衰減的聲音衰減。更具體地說，本公開涉及如下方式建立軟邊界(soft boundary)：通過側壁諧振器以及通過從入射方向向90°方向的散射，結合聲音吸收或減小的反射來“消減”聲音。

背景技術

在垂直入射時，來自平坦樣品的反射系數R由下式給出

其中

Z＝ρv表示樣本阻抗(sample impedance)，

ρ表示質量密度(mass density)，

v是聲速(sound speed)，

Z₀＝ρ₀v₀是空氣的阻抗(impedance of air)，

v₀＝340m/sec是空氣中的聲速，以及

ρ₀＝1.225kg/m³是空氣密度(air density)。

如果樣品位于反射硬表面上，則沒有透射，并且吸收率由下式描述：

A＝1-|R|²

特別地，如果樣品與空氣阻抗匹配；即Z＝Z₀，則可以實現全吸收率(totalabsorption)。

大多數固體邊界具有比空氣大得多的阻抗；即，Z＞＞Z₀。因此，如等式(1)中所見，反射系數為正，并且在量值上幾乎為1；即，聲速場在壁上形成節點。這表示為硬邊界條件。從等式(1)可以容易地看出，如果Z＜Z₀，則反射系數變為負；即當該情況發生時存在相移。在這種情況下，速度振幅在這種阻抗邊界條件下將大于零，而不是具有節點。這個邊界條件可以被描述為“軟”壁邊界條件。軟邊界條件和硬邊界條件都意味著全反射，零吸收。

發明內容

一種軟邊界結構，包括諧振器結構，該諧振器結構能夠接收聲音或振動，建立與接收的聲音或振動耦合的諧振，并且產生具有π相位因子(phase factor)的反射。在諧振器結構上或緊鄰諧振器結構建立軟邊界，并且軟邊界與諧振器結構協作以衰減聲音或振動。

在一種配置中，諧振器結構包括側壁諧振器。側壁諧振器通過吸收和/或散射效應，通過向與入射方向不同的方向散射，實現聲音消減(sound extinction)。側壁諧振器可以被配置成使得它們通過吸收和/或散射效應通過與入射方向基本上成90°的散射來實現聲音消減。

在另一種配置中，諧振器結構具有受限的頂板、多個開口側壁和受限的后壁，它們被配置成通過使用開口側壁來產生面積變化。開口側壁使得與該結構相作用(engage)的入射聲波轉向并通過多個側壁的至少一個子集。入射聲波遇到橫截面積的增加，這導致軟邊界條件。開口側壁使得與該結構相作用的入射聲波轉向并通過多個側壁的至少一個子集。入射聲波遇到橫截面積的增加，這導致軟邊界條件。該結構使得入射聲波轉向，從而導致消減效應以減少反射的聲音。

附圖說明