CN102378082B - 音频装置和用于设计并制造该音频装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种音频装置，设置有多个亥姆霍兹共振器。尽管颈部(51-1到51-5)的横截面面积和与颈部连通的空腔容积(52-1到52-5)在至少两个亥姆霍兹共振器之间是相同的，但是颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值之比在所述至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的。

Description

音频装置和用于设计并制造该音频装置的方法
技术领域
本发明涉及音频装置，每个音频装置设置有一个或多个亥姆霍兹共振器(Helmholtzresonator)，且还涉及用于设计和制造该音频装置的方法。
背景技术
在常规公知的音频装置中，包括相当于亥姆霍兹共振器的颈部和空腔的构件，诸如吸声板是一些被构造为通过调整构件的大小来由此改变所获得的声学效果的构件。亥姆霍兹共振器中的亥姆霍兹共振是这样一种现象，其中，响应于进入(或被引入到)颈部中的、具有亥姆霍兹共振器的共振频率fr的声波，颈部中的空气与位于颈部外侧附近的空气一起剧烈地振动，从而所引入的声波的能量通过转换成颈部内周表面上的热量而减小。
日本已公开专利申请No.HEI-4-159898(后文称为“专利文献1”)公开了一种扬声器系统，且更具体地公开了一种通过调整相当于亥姆霍兹共振器颈部的吸声板构件的长度来改变共振频率fr的技术。专利文献1中披露的吸声板包括经由四个侧表面板而彼此相对地间隔开的上表面板和底部表面板，且还包括手风琴式或风箱式软管，该软管一端在上表面板中开口且朝向底部表面板延伸。在所公开的吸声板中，风箱式软管用作亥姆霍兹共振器的颈部，且上表面和底部表面之间的空间用作亥姆霍兹共振器的空腔。
亥姆霍兹共振器可被认为是机械类型的单共振系统(singleresonancesustem)，其中响应于被引入到颈部的具有共振频率fr的声波而剧烈振动的空气具有质量m，且空腔中的空气是一种具有弹簧常数k的弹簧，且共振频率fr、质量m和弹簧常数k之间建立由下面的数学表达式(1)给出的关系(见“新版音响用语词典，日本音响学会，2004年7月15日，350页(“新版音響用語辞典”，社団法人日本音響学会，2004年7月15日，p.350))。
fr＝1/2π(k/m)1/2(1)
还有，如果亥姆霍兹共振器的颈部具有横截面面积S，空腔具有容积V且颈部具有长度L，则上述数学表达式(1)可以变为下面的数学表达式(2)，其中，c代表声速且ΔL代表要被加到颈部长度L的开放端修正值，以便填补响应于被引入到颈部中具有共振频率fr的声波而剧烈震动的空气质量m和颈部中空气质量m’之间的差(m’＜m)。
fr＝(c/2π){S/[(L+ΔL)]V}1/2(2)
在亥姆霍兹共振器中，如数学表达式(2)所示，共振频率fr随着颈部长度L减小而变大，而共振频率fr随着颈部长度L增加而变小。由此，通过对比文献1所公开的技术，要被吸收的声音的频率随着软管长度(L)减小而变大并随着软管长度(L)增加而变小。
但是，专利文献1公开的技术会产生需要时间和劳力来设计和制造吸声板的问题，因为吸声板在构造上与软管长度固定的例子相比很复杂。
发明内容
有鉴于上述，本发明的目的是提供一种改进的音频装置，其可以以所需的频率产生亥姆霍兹共振，而不增加对设计和制造各个音频装置的负担。
已经基于本发明的发明人等做出的研究结果做出了本发明，该结果是如果在亥姆霍兹共振器颈部横截面面积和长度以及空腔容积相同的情况下亥姆霍兹共振器的颈部横截面形状不同，则共振频率会变化。即，根据本发明，通过仅使得各种类型音频装置之间颈部横截面形状不同而对所有各类音频装置设置相同的颈部横截面面积和空间容积，就可以提供能以所需的频率产生亥姆霍兹共振的音频装置。由此，在设计和制造能产生具有不同频率特性的亥姆霍兹共振器的音频装置时，本发明能使得设计和制造音频装置的负担最小化。
根据本发明的一方面，提供设置有多个亥姆霍兹共振器，其中，尽管在至少两个亥姆霍兹共振器之间颈部的横截面面积和与颈部连通的空腔的容积是相同的，但是颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值之比在所述至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的。已经基于本发明的发明人做出的研究结果等做出了本发明等对该音频装置进行了制造。通过本发明的音频装置，亥姆霍兹共振器的共振频率可以通过简单的操作而改变。
根据本发明的另一方面，提供一种改进的音频装置，设置有一种或多种类型的亥姆霍兹共振器，其中，每个亥姆霍兹共振器包括颈部和与该颈部连通的空腔，且其中，至少一个亥姆霍兹共振器还包括一机构，该机构在不改变所述颈部的横截面面积和长度的情况下改变该颈部的横截面形状。也已经基于本发明的发明人做出的研究结果等做出了本发明等对该音频装置进行了制造，且其可以以宽频带的多种频率产生亥姆霍兹共振。
根据本发明的另一方面，提供一种改进的音频，设置有亥姆霍兹共振器，其中，该亥姆霍兹共振器包括颈部和与该颈部连通的空腔，且其中，多种类型颈部中的任一个可拆卸、可附接地设置在亥姆霍兹共振器中，且，尽管所述颈部的横截面面积和长度在所述多种类型之间是相同的，但是所述颈部的横截面形状在这些类型的各个类型之间是不同的。也已经基于本发明的发明人做出的研究结果等做出了本发明等对该音频装置进行了制造，且其可以以宽频带的多种频率产生亥姆霍兹共振。
根据本发明的再一方面，提供一种用于设计多种类型音频装置的方法，每种音频装置设置有多个亥姆霍兹共振器，所述方法包括：对于这些类型音频装置每一个独立地设计每个亥姆霍兹共振器的空腔的步骤，在亥姆霍兹共振器之间所述空腔的容积是相同的；和设计每个亥姆霍兹共振器的与空腔连通的颈部的步骤，其中，尽管在多种类型音频装置之间所述颈部的横截面面积是相同的，但是对于多种类型音频装置每一种来说，颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值之比在至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的，且所述至少两个亥姆霍兹共振器之间的所述比例的差异在多个音频装置中的至少两个之间是不同的。
根据本发明的再一方面，提供一种用于制造多种类型音频装置的方法，所述音频装置每一种设置有多个亥姆霍兹共振器，所述方法包括：对于这些类型音频装置每一种独立地形成每个亥姆霍兹共振器的空腔的步骤，在亥姆霍兹共振器之间所述空腔的容积是相同的；和形成每个亥姆霍兹共振器的与空腔连通的颈部的步骤，其中，尽管所述颈部的横截面面积在多种类型音频装置之间是相同的，但是对于多种类型音频装置每一种来说，颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值之比在至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的，且所述至少两个亥姆霍兹共振器之间的所述比例的差异在多个音频装置中的至少两个之间是不同的。
下文将描述本发明的实施例，但是应理解，本发明并不限于所述的实施例，且本发明的各种修改例可以在不脱离基本原理的情况下做出。本发明的范围由此仅通过所附权利要求限定。
附图说明
为了更好地理解本发明的目的和其他特征，将参照附图更详细地在下文描述优选实施例，其中：
图1是本发明第一实施例的吸声板组示例性构造的视图；
图2是本发明第一实施例的吸声板组示例性构造的视图；
图3是用于验证第一实施例有利优点的亥姆霍兹共振器的形状例子的视图；
图4是图3中亥姆霍兹共振器的频率响应的图；
图5是用于验证第一实施例有利优点的亥姆霍兹共振器形状例子的视图；
图6是图5所示的亥姆霍兹共振器频率响应的图；
图7是亥姆霍兹共振器孔的横截面重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离最小值以及亥姆霍兹共振器长边之间关系的图；
图8是举例说明计算亥姆霍兹共振器额外声质量的方式的示意图；
图9是显示了亥姆霍兹共振器的偏心率和额外质量比例之间关系的示意图；
图10是亥姆霍兹共振器的扁平程度和额外质量之间关系的示意图；
图11是本发明第二实施例的吉他组的透视图；
图12是本发明第三实施例的吸声板的视图；
图13是本发明第四实施例的吸声板的视图；
图14是本发明第五实施例的吸声板的视图；
图15是本发明第六实施例的吸声板的视图；
图16是本发明第七实施例的吸声板的视图；
图17A到17E是本发明另一修改例的吸声板的外观图、截面图和左侧视图。
具体实施方式
第一实施例
图1和2是显示了吸声板组20A和20B的示意图，所述吸声板组是根据本发明的第一实施例的音频装置组。吸声板组20A包括多种类型(例如三种类型)的吸声板20A-m(m＝1-3)，而吸声板组20B包括多种类型(例如三种类型)的吸声板20B-n(n＝1-3)。
如图1所示，每个吸声板20A-m包括薄板22，该薄板具有多个圆形(完美圆形或椭圆形)孔21A-m且经由左侧表面板10L、右侧表面板10R、前侧表面板(未示出)和后侧表面板(未示出)而与背表面板26相对地间隔开，以限定出被六块板所包围的空气层25。多孔吸声构件24被附接到每个吸声板20A-m的薄板22的背表面。多孔吸声构件24用于对通过孔21A-m(m＝1-3)传播到空气层25中的声音的高频分量进行衰减。
如图2所示，每个吸声板20B-n包括薄板22，该薄板具有多个矩形(方形或细长矩形)孔21B-n且经由左侧表面板10L、右侧表面板10R、前侧表面板(未示出)和后侧表面板(未示出)而与背表面板26相对地间隔开，以限定出被六块板所包围的空气层25。多孔吸声构件24被附接到每个吸声板20B-n的薄板22的背表面。多孔吸声构件24用于对通过孔21B-n(n＝1-3)传播到空气层25中的声音的高频分量进行衰减。
在每个吸声板20A-m中，多个亥姆霍兹共振器通过薄板22的孔21A-m和与孔21A-m连通的空气层25形成。进而，在每个吸声板20A-m中，每个孔21A-m和空气层25分别用作一个亥姆霍兹共振器的颈部和空腔。即每个孔21A-m相当于颈部，而空气层25相当于空腔。由此，当具有亥姆霍兹共振的共振频率fr的声音通过孔21A-m和空气层25从薄板22的前表面27外侧进入孔21A-m时，声音的声能被转换为孔21A-m中空气的振动能量并作为热能等消耗。以这种方式，具有共振频率fr的声音被吸收。
在每个吸声板20B-n中，多个亥姆霍兹共振器通过薄板22的孔21B-n和与孔21B-n连通的空气层25形成。进而，在每个吸声板20B-n中，每个孔21B-n和空气层25用作一个亥姆霍兹共振器的颈部和空腔。即每个孔21B-n相当于颈部，而空气层25相当于空腔。由此，当具有亥姆霍兹共振的共振频率fr的声音通过孔21B-n和空气层25从薄板22的前表面27进入孔21B-n时，声音的声能被转换为孔21B-n中空气的振动能量并作为热能等消耗。以这种方式，具有共振频率fr的声音被吸收。
在组20A中的三种类型吸声板20A-m(m＝1-3)被设计为分别以频率frA1，frA2和frA3(frA1＜frA2＜frA3)产生亥姆霍兹共振。在组20B中的三种类型吸声板20B-n(n＝1-3)被设计为分别以频率frB1，frB2和frB3(frB1＜frB2＜frB3)产生亥姆霍兹共振。
更具体地，孔21A-m的横截面面积S和长度L以及空气层25的体积V在三种类型的吸声板20A-m(m＝1-3)中都是相同的。进而，在三种类型吸声板20A-m(m＝1-3)中，孔21A-m横截面重心(centerofgravity)与限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN与该距离的最大值MAX之比(即比例MIN/MAX)的关系是吸声板20A-1＞吸声板20A-2＞吸声板20A-3。更具体地，如图1所示，吸声板20A-1中每个孔21A-1的横截面具有完美圆形形状，吸声板20A-2中每个孔21A-2的横截面具有椭圆形形状，且吸声板20A-3中每个孔21A-3的横截面具有比孔21A-2的椭圆形形状更扁平的椭圆形形状。
进而，孔21B-n的横截面面积S和长度L以及空气层25的体积V三种类型的吸声板20B-n(n＝1-3)中都是相同的。进而，在三种类型吸声板20B-n(n＝1-3)中，孔21B-n的横截面中心与限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN与该距离的最大值MBX之比(即比例MIN/MBX)的关系是吸声板20B-1＞吸声板20B-2＞吸声板20B-3。更具体地，如图2所示，吸声板20B-1中每个孔21B-1的横截面具有方形形状，吸声板20B-2中每个孔21B-2的横截面具有细长矩形形状，且吸声板20B-3中每个孔21B-3的横截面具有比孔21B-2的细长矩形形状更扁平的细长矩形形状。
在当前实施例中，如上所述，孔21A-m的横截面面积S和长度L以及空气层25的体积V在所述吸声板20A-m(m＝1-3)中都是相同的，而孔21B-n的横截面面积S和长度L以及空气层25的体积V在所述吸声板20B-n(n＝1-3)中都是相同的，且吸声板20A-m(m＝1-3)和吸声板20B-n仅在孔21A-m或21B-n的形状方面一个类型与另一类型是不同的；即孔21A-m或21B-n的形状在这些类型的各个类型之中是不同的。由此，可以设计并制造吸声板20A-m(m＝1-3)和20B-n(n＝1-3)，这些吸声板以不同频率产生亥姆霍兹共振，而不会涉及到对各个吸声板20A-m(m＝1-3)和20B-n(n＝1-3)的设计和制造带来增加的负担。
也就是说，用于设计多种类型音频装置(吸声板20A-1，20A-2，20A-3，或20B-1，20B-2，20B-3)的方法包括：对每种类型音频装置独立地设计亥姆霍兹共振器的空腔(25或37)的步骤，空腔(25或37)的容积在这些类型音频装置中都是相同的；和，设计与每个亥姆霍兹共振器的空腔(25或37)连通的颈部(21A或21B)的步骤，其中，尽管颈部(21A或21B)的横截面面积和长度在多种类型音频装置中都是相同的，但是颈部(21A和21B)的横截面形状在各个类型音频装置之间是不同的，从而对多种类型音频装置每一种设定所需的特点。由此，当设计人设计多种类型音频装置(吸声板20A-1，20A-2，20A-3，或20B-1，20B-2，20B-3)时，仅需要通过对所有类型音频装置来说让其他因素保持相同而使得各个类型音频装置中颈部(21A或21B)的横截面形状不同，且由此，本发明的方法可以显著降低设计多种类型音频装置的负担。
进而，用于制造多种类型音频装置(吸声板20A-1，20A-2，20A-3，或20B-1，20B-2，20B-3)的方法包括：对每种类型音频装置独立地形成亥姆霍兹共振器的空腔(25或37)的步骤，空腔(25或37)的容积在这些类型的音频装置中都是相同的；和，形成与每个亥姆霍兹共振器的空腔(25或37)连通的颈部(21A或21B)的步骤，其中，尽管颈部(21A或21B)的横截面面积和长度在多种类型音频装置中都是相同的，但是颈部(21A或21B)的横截面形状在各个类型音频装置之间是不同的，从而对多种类型音频装置每一种设定所需的特点。由此，当设计人制造多种类型音频装置(吸声板20A-1，20A-2，20A-3，或20B-1，20B-2，20B-3)时，仅需要通过对所有类型音频装置来说让其他因素保持相同而使得各个类型音频装置的颈部(21A或21B)的横截面形状不同，且由此，本发明的方法可以显著降低制造多种类型音频装置的负担。
使用者可以选择以前述方式设计和制造的多种类型音频装置中所需的一些并使用所选类型的音频装置用于所需目的。
为了证实当前实施例的有优势的益处，本发明的发明人等做出了以下验证。在第一个验证中，对于包括圆形或椭圆形横截面形状的颈部的亥姆霍兹共振器来说，通过在下面的数学表达式(3)中代入空腔的纵向宽度T、水平宽度W和深度D、颈部的横截面面积S和长度L以及颈部中心和限定出横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN和最大值MAX(即MIN和MAX分别代表椭圆形的短轴和长轴)来确定偏心率e(0≤e≤1)，如下表1所示，以由此提供亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5(见图3)。此后，确定亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5的各个共振频率。更具体地，在亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5前方一米远的位置被设定作为声源位置，且亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5颈部的重心被设定为观察点。随后，对于每个亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5来说，通过模拟来计算当声源处产生的声音在观察点处被测量到时的频率响应。图4所示的曲线a1，a2，a3，a4和a5代表了亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5的由此计算的频率响应。
e＝{(MAX2-MIN2)1/2}/MAX(3)
表1
在第二个验证中，对于包括矩形(方形或细长矩形)颈部的亥姆霍兹共振器来说，通过在下面的数学表达式(4)中代入空腔的纵向宽度T、水平宽度W和深度D、颈部的横截面面积S和长度L以及颈部横截面的短边长度X和长边长度Y来确定扁平程度r(0≤r≤1)，如下表2所示，以由此提供亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5(见图5)。此后，确定亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5的各个共振频率。更具体地，在亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5前方一米远的位置被设定作为声源位置，且亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5颈部的重心被设定为观察点。随后，对于每个亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5来说，通过模拟来计算当声源处产生的声音在观察点处被测量到时的频率响应。图6所示的曲线b1，b2，b3，b4和b5代表了亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5的由此计算的频率响应。
r＝X/Y(4)
表2
可从前述验证中看到以下情况。如图4所示，每一个包括具有完美圆形或椭圆形横截面的颈部的亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5中，频率响应的峰值频率的关系是亥姆霍兹共振器a1＜亥姆霍兹共振器a2＜亥姆霍兹共振器a3＜亥姆霍兹共振器a4＜亥姆霍兹共振器a5。进而，亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5中，偏心率e的关系是亥姆霍兹共振器a1＜亥姆霍兹共振器a2＜亥姆霍兹共振器a3＜亥姆霍兹共振器a4＜亥姆霍兹共振器a5。进而，如表1所示，亥姆霍兹共振器a1，a2，a3，a4和a5仅在偏心率e方面彼此不同，且空腔和颈部尺寸方面彼此相同。最小值MIN和最大值MAX(MIN/MAX)的比例越小，则偏心率e变得越大(即，偏心率e越接近1(一))。由此，可以看到，在包括具有完美圆形或椭圆形横截面形状的音频装置(如吸声板20A-m那样)的情况下，共振频率fr随着最小值MIN与最大值MAX的比例(MIN/MAX)减小而变大。
如图6所示，每一个包括具有矩形横截面形状的颈部的亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5中，频率响应的峰值频率的关系是亥姆霍兹共振器b1＜亥姆霍兹共振器b2＜亥姆霍兹共振器b3＜亥姆霍兹共振器b4＜亥姆霍兹共振器b5。进而，亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5中，扁平程度r的关系是亥姆霍兹共振器b1＞亥姆霍兹共振器b2＞亥姆霍兹共振器b3＞亥姆霍兹共振器b4＞亥姆霍兹共振器b5。进而，如表2所示，亥姆霍兹共振器b1，b2，b3，b4和b5仅在扁平程度r方面彼此不同，且空腔和颈部尺寸方面彼此相同。如图7所示，颈部横截面的短边X为2·MIN，而颈部横截面的长边Y为2·MAX·sinθ(θ代表由以平直线和一对角线所限定的角度，该平直线经过横截面重心以垂直地与一个侧边线相交，且该对角线将该重心与侧边线同与该侧边线相邻的另一侧边之间的角部互连)。最小值MIN与最大值MAX的比例(即MIN/MAX的比例)越小，则扁平程度r变得越小(即，扁平程度r越接近0(零))。由此，可以看到，在包括具有矩形(方形或细长矩形)横截面形状的音频装置(如图2的吸声板20B-n那样)的情况下，共振频率fr随着最小值MIN与最大值MAX的比例(MIN/MAX)减小而变大。
进而，为了从另一方面证实当前实施例的有优势的优点，本发明的发明人等还执行了以下验证。在声学领域，所知的是，计算被墙壁所包围的封闭空间的声阻抗Za作为模拟该封闭空间的回路(circuit)的阻抗；见““音響エレクトロニクス-基礎と応用”，pp75-89，大賀寿朗，鎌倉友男，斎藤繁実，武田一哉，培風館、May10，2004”，“音と音波”，pp114-119，by小橋豊，裳華房，January25，1975”(AndioElectronics-BasicsandApplications”，pp75-89，ToshioOga，TomooKamakura，ShigemiSaitoandKazuyaTakada，publishedbyBaifuka，May10，2004，and“SoundandSoundwaves”，pp114-119，YutakaKobashi，publishedbyShokabo，January25，1975)。如果与亥姆霍兹共振器颈部相对的空腔的底部表面X2上的声压用P表示，则质点速度(particlevelocity)由V表示，代表空腔中空气潮湿度(softness)的参数(即声顺参数)通过Ca表示，代表颈部中空气质量(后文称为“声质量(acousticmass)”)的参数通过La表示，代表与所述声质量一起共振的、颈部两相对端附近的空气质量的参数(即，在上述数学表达式(1)中的质量m和颈部中空气的质量m’之间的差m-m’，在后文其被称为“额外声质量”)通过α1和α2表示，代表颈部中声阻的参数通过Rn表示，且代表耐辐射性(radiationresistance)的参数通过Rr来表示，该亥姆霍兹共振器可被认为是具有并行连接到电源P的电容Ca、线圈α1、线圈La、电阻Rn、线圈α2和电阻Rr的电路，如图8所示。
在该电路中，电容Ca可被认为在底部表面X2的振动频率足够低的区域中处于开路状态。由此，亥姆霍兹共振器的声阻抗Za可通过下面的数学表达式(5)来近似。
Za＝Rn+Rr+j2πf(α1+La+α2)(5)
上述数学表达式(5)中声阻抗Za等于通过将声压P除以体积速度Q(其为底部表面X2上的质点速度V和底部表面X2的面积S之间的乘积)来计算的值。由此，上述数学表达式(5)可表达为：
P/Q＝Rn+Rr+j2πf(α1+La+α2)(6)
仅看数学表达式(6)的虚数部分，其可以简化为下面的数学表达式(7)。
Im(P/Q)＝j2πf(α1+La+α2)(7)
数学表达式(7)中的参数La是通过颈部中的容积和空气密度来确定的值。由此，额外的声质量“α1+α2”可以基于底部表面X2上的声压P和质点速度V的实际测量值来如下确定。首先，体积速度Q(引入相位的复数)通过将底部表面X2上的质点速度V的实际测量值乘以底部表面X2上的面积S来确定，并随后，虚数部分Im(P/Q)是通过将声压P(引入相位的复数)的实际测量值除以体积速度Q来获得。此后，上述数学表达式(7)中的“α1+La+α2”通过将虚数部分Im(P/Q)除以2πf来确定。随后，通过将颈部中的容积和空气密度确定的值La从“α1+La+α2”中减去而确定额外的声质量α1+α2。
有鉴于上述，本发明的发明人提出了通过将前述亥姆霍兹共振器a1的颈部形状(偏心率e＝0，这意味是完美圆形)以偏心率e接近1(一)的方式一点一点地改变从而提供亥姆霍兹共振器a1-1，a1-2，...，a1-M，并随后以足够低的声源频率分别测量每个亥姆霍兹共振器a1-1，a1-2，...，a1-M的(与颈部相对的空腔的)底部表面X2上的声压P和质点速度V。随后，基于上述数学表达式(7)以及声压P和质点速度V的测量值来计算每个亥姆霍兹共振器a1-1，a1-2，...，a1-M的额外声质量α1和α2之和。类似地，本发明的发明人通过将前述亥姆霍兹共振器b1颈部的形状(扁平程度r＝1，意味着方形)以扁平程度r接近0(零)的方式一点一点地改变来提供亥姆霍兹共振器b1-1，b1-2，...，b1-N，并随后以足够低的声源频率分别测量每个亥姆霍兹共振器b1-1，b1-2，...，b1-N的(与颈部相对的空腔的)底部表面X2上的声压P和质点速度V。随后，基于上述数学表达式(7)以及声压P和质点速度V的测量值来计算每个亥姆霍兹共振器b1-1，b1-2，...，b1-N的额外声质量α1和α2之和。
图9中显示的曲线图表明了亥姆霍兹共振器a1，a1-1，a1-2，...，a1-M的各偏心率e与α-比例之间的对应关系，该α-比例是通过将亥姆霍兹共振器a1，a1-1，a1-2，...，a1-M的各额外声质量α1+α2除以亥姆霍兹共振器a1的额外声质量α1+α2而计算得到的。进而，图10所示的曲线图表明了亥姆霍兹共振器b1，b1-1，b1-2，...，b1-N的各扁平程度r与α-比例之间的对应关系，该α-比例是通过将亥姆霍兹共振器b1，b1-1，b1-2，...，b1-N的各额外声质量α1+α2除以亥姆霍兹共振器b1的额外声质量α1+α2而计算得到的。
这里，亥姆霍兹共振器的额外声质量α1+α2代表物理量“(α1+α2)＝(m-m’)”，该物理量确定了在上述数学表达式(2)中的开放端修正值ΔL，且要用于通过数学表达式(2)来确定亥姆霍兹共振器的共振频率fr的该开放端修正值ΔL随着亥姆霍兹共振器的额外声质量α1+α2的增加而增加。进而，对于图9所示的亥姆霍兹共振器a1，a1-1，a1-2，...，a1-M，额外声质量α1+α2随着偏心率e接近一而减小。进而，对于图10所示的亥姆霍兹共振器b1，b1-1，b1-2，...，b1-N，额外声质量α1+α2随着扁平程度r接近零而减小。从前文可以看出，额外声质量α1+α2随着亥姆霍兹共振器颈部横截面中心与限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN与该距离的最大值MAX之比(即比例MIN/MAX)的减小而增加，且比例MIN/MAX与额外声质量α1+α2之间的关系是造成共振频率fr随着亥姆霍兹共振器颈部横截面形状而变化的其中一个因素。
第二实施例
图11是显示了吉他组30的透视图，该吉他组是根据本发明第二实施例的音频装置组。吉他组30包括多种类型(如三种类型)的吉他30-i(i＝1-3)。每个吉他30-i包括固定到中空琴身31并从该琴身延伸的琴颈32、在设置于琴颈32远端处的琴头33和设置在琴身31的前表面板34上的弦马35之间拉伸张紧的琴弦36，且包括形成在前表面板34中并与琴身31中的空间37连通的音孔38-i。在该吉他30-i中，琴身31中音孔38-i和空间37一起构成亥姆霍兹共振器，且音孔38-i和空间37分别用作亥姆霍兹共振器的颈部和空腔。由此，当通过拨动任何一根琴弦36而被听觉地产生具有通过音孔38-i和空间37形成的亥姆霍兹共振的共振频率fr的声音时，具有共振频率fr的声音通过音孔38-i传播出来，从而，具有共振频率fr的声音能被有效地增强。
在当前实施例中，音孔38-i的横截面面积S、音孔38-i的长度L(即前表面板34的厚度)和空间37的容积V在三种类型的吉他30-i(i＝1-3)中都是相同的。进而，三种类型吉他30-i(i＝1-3)中音孔38-i的横截面重心与限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN与该距离的最大值MAX之间的比例(即比例MIN/MAX)的关系是吉他30-1＞吉他30-2＞吉他30-3。更具体地，如图11所示，吉他30-1的音孔38-1的横截面具有完美圆形，且吉他30-2的音孔38-2的横截面具有椭圆形，且吉他30-3的音孔38-3的横截面具有比音孔38-2的椭圆形更扁的椭圆形。因为音孔38-i(i＝1-3)的这种不同横截面形状，具有不同频率fr的声音能被吉他30-i(i＝1-3)增强。还是通过这种修改例，可以制作出吉他30-i(i＝1-3)，该吉他可以以不同频率产生亥姆霍兹共振，而不涉及增加用于设计和制造各个吉他30-i(i＝1-3)方面的负担。
第三实施例
图12显示了本发明的第三实施例的吸声板50的正视图和沿C-C’线截取的吸声板50的截面图。根据第三实施例，吸声板50设置有多个亥姆霍兹共振器(在图12所示的例子中为5个)。颈部的横截面面积和空腔的容积在至少两个亥姆霍兹共振器之间是相同的(在图12所示例子中的五个亥姆霍兹共振器中所有都是相同的)，但是颈部横截面重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与该距离的最大值之比在至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的(在图2所示例子中的五个亥姆霍兹共振器的各个共振器之间都是不同的)。
作为第一实施例的修改例，一个吸声板20A’-m(例如吸声板20A’-1)具有五个孔51-j(j＝1-5)，所述孔具有在薄板22中形成的不同截面形状，如图12所示。即，一个吸声板20A’-m设置有具有不同特点的多个亥姆霍兹共振器。换句话说，具有不同特点的多个音频装置被并入到单个声学结构中(即吸声板20A’-m)。更具体地，具有圆形、椭圆形、细长矩形、梯形和方形横截面形状的孔51-j(j＝1-5)形成在吸声板20A’-1的薄板22中。孔51-j的横截面面积S和长度L在五个孔51-j(j＝1-5)中是相同的。进而，在吸声板20A’-1中，薄板22经由左侧表面板10L、右侧表面板10R、前侧表面板(未示出)和后侧表面板(未示出)而与背表面板26相对地间隔开，以通过六块板限定出空气层25。进而，在吸声板20A’-1中，薄板22和背表面板26之间的空气层25被分隔成五个空间52-j(j＝1-5)，每个空间具有相同的容积V，且这些空间52-j(j＝1-5)与外界连通。
在吸声板20A’-1中，五个亥姆霍兹共振器包括五个孔51-j(j＝1-5)和空间52-j(j＝1-5)。孔51-j(j＝1-5)和空间52-j(j＝1-5)分别用作五个亥姆霍兹共振器的颈部和空腔。五个亥姆霍兹共振器以对应于孔51-j的横截面形状的频率共振。在吸声板50中，尽管颈部的横截面面积和空腔的容积在所有五个亥姆霍兹共振器中都是相同的，但是颈部横截面重心与限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与该距离的最大值之比在五个亥姆霍兹共振器每一个中都是不同的。以这种方式，吸声板50中五个亥姆霍兹共振器以不同频率共振。由此，吸声板50可以吸收从低频到高频的宽频率带的声音。
第四实施例
图13显示了本发明第四实施例的吸声板60的正视图和沿D-D’线截取的吸声板60的截面图。根据第四实施例，吸声板60具有形成在薄板22中的五个孔61-j(j＝1-5)。孔61-j(j＝1-5)每一个具有椭圆形形状，从而横截面的偏心率e(通过将孔61-j的横截面中心与限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN与该距离的最大值MAX之比代入上述数学表达式(3)中来计算)大于0.9。椭圆形孔61-j(j＝1-5)中各个偏心率e的关系是61-4＞61-1＞61-3＞61-5＞61-2。进而，孔61-j的横截面面积S和长度L在所有五个孔61-j(j＝1-5)中都是相同的。在该吸声板60中，薄板22和背表面板26之间的空气层25通过平行于左侧表面板10L和右侧表面板10R的四块隔板29隔成具有相同容积V的五个空间62-j(j＝1-5)。
在吸声板60中，五个亥姆霍兹共振器通过孔61-j(j＝1-5)和空间62-j(j＝1-5)形成。孔61-j(j＝1-5)和空间62-j(j＝1-5)分别用作亥姆霍兹共振器的颈部和空腔。五个亥姆霍兹共振器以对应于用作亥姆霍兹共振器颈部的孔61-j(j＝1-5)横截面形状的频率产生亥姆霍兹共振。由此，吸声板60也能吸收从低频到高频的宽频带的声音。进而，由于五个亥姆霍兹共振器颈部截面部分的偏心率e如上所述地大于0.9，所以吸声板60可以以比采用小偏心率e结构更高的准确性吸收更高频的声音。
这里，吸声板60的共振频率中的任一个可以通过三种技术方式移动到更高频率区域：减小孔61-j的长度(颈部长度)；减小空间62-j的容积(空腔容积)；和减小孔61-j的横截面面积(颈部的横截面面积)。但是，在像吸声板60这样的音频装置中(其外部尺寸设计限制很严格)，上述三种技术方式中的头两种都难以采用。另一方面，减小颈部横截面面积并不会显著影响外部尺寸且由此与减小颈部长度和空腔容积相比易于采用。但是，在吸声板的情况下，如果孔61-j的横截面面积减小，则限定出孔61-j的内壁表面面积减小，且由此，内壁表面的粘性阻力(viscousresistance)增加，这会不期望地导致声音吸收力减小(声音吸收系数的峰值减小)。相比之下，当前实施例可消除对减小孔61-j内壁表面面积的需要，且由此，其可以将共振频率移动到更高频区域，而不会引入不期望的声音吸收力的下降。
第五实施例
图14显示了吸声板70的正视图，其是本发明的第五实施例，且显示了沿E-E’线截取的吸声板70的截面图。根据第五实施例，吸声板70具有形成在薄板22中的五个孔71-j(j＝1-5)。孔71-j(j＝1-5)每一个具有细长矩形形状，从而扁平程度(通过将孔71-j横截面的短边长度X和长边长度Y代入到上述数学表达式(4)中来确定)小于0.1。孔71-j(j＝1-5)中各个扁平程度r的关系是71-4＜71-1＜71-3＜71-5＜71-2。进而，孔71-j的横截面面积S和长度L在所有五个孔71-j(j＝1-5)中是相同的。在吸声板70中，薄板22和背表面板26之间的空气层25通过平行于左侧表面板10L和右侧表面板10R的四块隔板29隔成具有相同容积V的五个空间72-j(j＝1-5)。该实施例可以实现与第四实施例相同的有利优点。
第六实施例
图15显示了本发明的第六实施例的吸声板80的正视图和沿F-F’线截取的吸声板80的截面图。根据第六实施例，吸声板80具有形成在薄板22中的五个孔81-j(j＝1-5)。这些孔81-j(j＝1-5)中，孔81-1具有模拟英文字母“O”的轮廓的形状，孔81-2具有模拟漩涡的形状，孔81-3具有模拟海星的形状，孔81-4具有模拟心形符号轮廓的形状，孔81-5具有模拟梳子的形状。孔81-j的横截面面积S和长度L在所有五个孔81-j(j＝1-5)中都是相同的。在该吸声板80中，薄板22和背表面板26之间的空气层25通过平行于左侧表面板10L和右侧表面板10R的四块隔板29隔成具有相同容积V的五个空间82-j(j＝1-5)。该实施例也能实现与第四实施例相同的有利优点。通过第六实施例，能实现与如前述第四实施例中具有大偏心率e的横截面形状的孔以及上述第五实施例中具有小扁平程度r横截面形状的孔相同的优点。
第七实施例
图16是显示了作为本发明第七实施例的吸声板组20C构造的视图。在上述第一实施例中，在三类吸声板20A-m(m＝1-3)每一种中设置的五个亥姆霍兹共振器以这样的方式构造：颈部的横截面面积S和长度L以及空腔的容积在所有三种类型中都是相同的，但是颈部的横截面形状在三种类型各个之间是不同的。另一方面，在第七实施例中，五个亥姆霍兹共振器中两个的空腔容积和颈部的横截面面积和长度在三类吸声板20C-m(m＝1-3)中是相同的，在三种类型中这两个亥姆霍兹共振器的颈部横截面形状是不同的。
更具体地地，在吸声板组20C的吸声板20C-m(m＝1-3)每一个中，薄板22和背表面板26经由左侧表面板10L、右侧表面板10R、前侧表面板(未示出)和背侧表面板(未示出)彼此相对地间隔开，且被这些板包围的空气层25通过四块隔板291、292、293和294分隔成五个空间520a，520b，520c，520d和520e。在三类吸声板20C-m(m＝1-3)每一个中板10L和板291之间的间隔Ha以及板291和板292之间的间隔Hb彼此相等。进而，板293和板294之间的间隔Hd小于间隔Ha和间隔Hb。进而，板292和板293之间的间隔Hc小于间隔Ha、间隔Hb和间隔Hd。进而，板294和板10R之间的间隔He小于间隔Ha、间隔Hb、间隔Hc和间隔Hd。由此，三种类型吸声板20C-m(m＝1-3)中空间520a，520b，520c，520d和520e的容积Va，Vb，Vc，Vd和Ve之间的关系是Vd＜Va＝Vb＜Vc＜Ve。
在吸声板20C-m(m＝1-3)中，吸声板20C-1具有形成在其薄板22中且成左右排布或行的孔51-1，51-2，51-3，51-4和51-5。孔51-1具有完美圆形形状，孔51-2具有椭圆形形状，孔51-3具有细长矩形形状，孔51-4具有梯形形状形状，且孔51-5具有方形形状形状。所有这些孔51-i(i＝1-5)具有相同的长度(即相同的颈部长度)。进而，位于左右行中最左边的孔51-1与空间520a连通，位于最左边孔51-1右边的孔51-2与空间520b连通，位于孔51-2右边的孔51-3与空间520c连通，位于孔51-3右边的孔51-4与空间520d连通，且位于左右行中最右边的孔51-5与空间520e连通。在吸声板20C-1中，第一亥姆霍兹共振器包括孔51-1和空间520a，第二亥姆霍兹共振器包括孔51-2和空间520b，第三亥姆霍兹共振器包括孔51-3和空间520c，第四亥姆霍兹共振器包括孔51-4和空间520d，且第五亥姆霍兹共振器包括孔51-5和空间520e。
吸声板20C-2具有形成在其薄板22中且成左右排布或行的孔51-5，51-4，51-3，51-2和51-1。位于左右行中最左边的孔51-5与空间520a连通，位于最左边孔51-5右边的孔51-4与空间520b连通，位于孔51-4右边的孔51-3与空间520c连通，位于孔51-3右边的孔51-2与空间520d连通，且位于左右行中最右边的孔51-1与空间520e连通。在吸声板20C-2中，第一亥姆霍兹共振器包括孔51-5和空间520a，第二亥姆霍兹共振器包括孔51-4和空间520b，第三亥姆霍兹共振器包括孔51-3和空间520c，第四亥姆霍兹共振器包括孔51-2和空间520d，且第五亥姆霍兹共振器包括孔51-1和空间520e。
进而，吸声板20C-3具有形成在其薄板22中且成左右排布或行的孔51-3，51-2，51-1，51-5和51-4。位于左右行中最左边的孔51-3与空间520a连通，位于最左边孔51-3右边的孔51-2与空间520b连通，位于孔51-2右边的孔51-1与空间520c连通，位于孔51-2右边的孔51-5与空间520d连通，且位于左右行中最右边的孔51-4与空间520e连通。在吸声板20C-3中，第一亥姆霍兹共振器包括孔51-3和空间520a，第二亥姆霍兹共振器包括孔51-2和空间520b，第三亥姆霍兹共振器包括孔51-1和空间520c，第四亥姆霍兹共振器包括孔51-5和空间520d，且第五亥姆霍兹共振器包括孔51-4和空间520e。
对于三种类型的吸声板20A-m(m＝1-3)中第一和第二亥姆霍兹共振器来说，在三种类型中颈部的横截面面积和长度以及空腔的容积是相同的，但是在三种类型的各个类型之间颈部的横截面形状是不同的。即，在三种类型吸声板20A-m(m＝1-3)中第一和第二亥姆霍兹共振器的颈部横截面面积和长度以及空腔容积是相同的，而在三种类型中第一和第二亥姆霍兹共振器的颈部横截面形状是不同的。由此，在三种类型吸声板20A-m(m＝1-3)中第一和第二亥姆霍兹共振器的共振频率是不同的。因此，即使存在设计限制条件且该条件要求决定三种类型吸声板20A-m(m＝1-3)中第一和第二亥姆霍兹共振器共振频率的尺寸(即决定了第一和第二亥姆霍兹共振器的颈部横截面面积S和长度L以及空腔容积V的尺寸)在所有三种类型20A-m(m＝1-3)中是相同的情况下，当前实施例也允许设置在三种类型吸声板20A-m(m＝1-3)中的亥姆霍兹共振器吸收不同频率的声音。前文已经针对在三种类型吸声板20A-m(m＝1-3)中第一和第二亥姆霍兹共振器的颈部横截面面积和长度以及空腔的容积都是相同的但在三种类型中第一和第二亥姆霍兹共振器的颈部横截面形状是不同的情况描述了第七实施例。但是，作为第七实施例的修改例，在三种类型吸声板20A-m(m＝1-3)中第一到第三亥姆霍兹共振器的颈部横截面面积和长度以及空腔容积可以是相同的，而三种类型中第一到第三亥姆霍兹共振器的颈部横截面形状是不同的。简要地说，对于第七实施例来说，仅需要以这种方式来构造：设置在多个音频装置中的亥姆霍兹共振器包括至少两个亥姆霍兹共振器，在多种类型之中所述至少两个亥姆霍兹共振器的颈部横截面面积和长度以及空腔的容积是相同的，而多种类型中颈部的横截面形状是不同的。
其他实施例
尽管前文已经详细描述了本发明的第一到第七实施例，但是，也可以做出本发明的其他实施例和修改例，如下所述。
(1)作为上述第二实施例的修改例，音孔38-i(i＝1-3)可以具有矩形形状。在该情况下，音孔38-i横截面重心与限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN与该距离的最大值MAX之比(即比例MIN/MAX)可针对要增强具有较高频率的声音的吉他30-i设定成较小的值。
(2)作为上述第一和第二实施例的修改例，吸声板20A-m和20B-n以及吉他30-i可以包括用于改变设置在其中的亥姆霍兹共振器颈部横截面形状的机构。例如，至少一种类型的吸声板20A-m可包括薄板22和支撑器件的多层结构，所述薄板包括具有不同形状51的孔51，所述支撑器件以所述多个层相对于彼此滑动的方式支撑着薄板22的所述多个层。图17A是显示了这种修改吸声板20A”-1且特别是其在孔周围的一部分的平面图，图17B是沿图17A的A-A’线截取的吸声板20A”-1的截面图，且图17C是吸声板20A”-1的左侧视图。如图17A、17B和17C所示，吸声板20A”-1包括三个薄板层22”-i(i＝1-3)。这三个薄板层22”-i(i＝1-3)中，薄板层22”-3的与薄板层22”-2相对的层的背表面经由空间25而与背表面板26相对。三个薄板层22”-i(i＝1-3)通过两个侧表面板102F和102B的以U形形状突出的轨条101F和101B而被沿前后方向夹住。薄板22”-i可沿轨条101F和101B并沿它们的延伸方向滑动(即沿图17B中白色箭头B的方向)。进而，侧表面板10L连接到侧表面板102F和102B、底部板26和薄板22”-i(i＝1-3)的左端，且侧表面板10R(未在图17中示出)连接到侧表面板102F和102B、底部板26和薄板22”-i(i＝1-3)的右端。
具有横截面面积S1的孔51”-1形成在薄板22”-1中，且该孔51”-1具有完美圆形。具有横截面面积S1的孔51a”-2和具有横截面面积S2(S2＜S1)的孔51b”-2形成在薄板22”-2中并沿薄板22”-2的延伸方向彼此隔开。孔51a”-2具有与孔51”-1相同尺寸的完美圆形，且孔51b”-2具有椭圆形，该椭圆形的长轴具有基本等于孔51”-1的直径的长度。具有横截面面积S1的孔51a”-3和具有横截面面积S2的孔51b”-3形成在薄板22”-3中并沿薄板22”-3的延伸方向彼此隔开。孔51a”-3具有与孔51”-1相同尺寸的完美圆形，且孔51b”-3具有椭圆形，该椭圆形的长轴具有比孔51b”-2的长轴更小的长度。孔51b”-3的短轴大于孔51b”-2的短轴。
在吸声板20A”-1中，设置了亥姆霍兹共振器，在该共振器中颈部通过薄板22”-1的孔51”-1、薄板22”-2的孔51a”-2或孔51b”-2以及薄板22”-3的孔51a”-3或孔51b”-3中交叠的部分构成，而空腔通过被薄板22”-3、背表面板26和侧表面板101F、101B、10L和10R包围的空气层25构成。在薄板22”-2已经沿箭头D的方向滑动从而孔51”-1、51b”-2和51a”-3彼此交叠(图17D)时，且当薄板22”-3已经沿箭头E的方向滑动从而孔51”-1、51a”-2和51b”-3彼此交叠(图17E)时，用作亥姆霍兹共振器颈部的交叠部分具有不同的横截面形状。由此，根据该修改例，吸声板20A”-1(其为音频装置)被允许以多种频率共振，且由此吸收宽频带的声音。应注意，横截面形状可以通过将颈部用具有不同横截面形状的另一颈部代替而改变。
(3)作为上述第二实施例的修改例，具有不同横截面面积S的多个音孔38-i中的任一个可拆卸地附接到吉他30-i。
(4)作为上述第一实施例的修改例，构成音频装置组的吸声板20A-m(m＝1-3)的数量可以是两个或四个或更多。在该情况下，M’种类型吸声板20A-m(m＝1，2，...M’)(它们构成音频装置组)可包括至少一种具有带圆形或椭圆形孔21A-m(颈部)且其横截面的偏心率e小于0.9的吸声板20A-m和至少一种具有椭圆形孔21A-m(颈部)且其横截面的偏心率e大于0.9的吸声板20A-m。如图9所示，一旦偏心率e超过0.9，则具有在范围0＜e＜1内改变的偏心率e的亥姆霍兹共振器a1-1、a1-2....a1-M的声学额外质量比α-比例快速地下降。由此，根据该实施例，可以设置一种音频装置组，其共振频率fr分布在比仅包括每一个具有小于0.9的偏心率e的多种类型吸声板20A-m的音频装置以及仅包括每一个具有大于0.9的偏心率e的多种类型吸声板20A-m的音频装置都宽的频带上。
(5)作为上述第一实施例的修改例，构成音频装置组的吸声板20B-n(n＝1-3)的数量可以是两个或四个或更多。在该情况下，N’种类型吸声板20B-n(n＝1，2，...N’)(它们构成音频装置组)可包括至少一种具有细长矩形孔21B-n(颈部)且其横截面的扁平程度r小于0.1和至少一种具有细长矩形或方形孔21B-n(颈部)且其横截面的扁平程度r大于0.1的吸声板20B-n。如图10所示，一旦扁平程度r下降低于0.1，则具有在范围1＞r＞0内改变的扁平程度r的亥姆霍兹共振器b1-1、b1-2....b1-N的声学额外质量比α-比例快速地下降。由此，根据该实施例，可以设置一种音频装置组，其共振频率fr分布在比仅包括每一个具有小于0.1的扁平程度r的多种类型吸声板20B-n的音频装置以及仅包括每一个具有大于0.1的扁平程度r的多种类型吸声板20B-n的音频装置都宽的频带上。
(6)在第一实施例中具有足够高频的声音被吸收的情况下，可以仅设置吸声板20A-m，其包括具有椭圆形横截面形状和具有大于0.9的偏心率e的孔21A-m(颈部)，该偏心率是通过将孔21A-m(颈部)的横截面中心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN和最大值MAX代入数学表达式(3)中计算出的。从原理上说，这种吸声板是这样一种吸声板，其包括具有椭圆形形状和大于0.9的偏心率e的孔，该偏心率是通过将颈部孔(颈部)中心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值MIN和最大值MAX代入数学表达式(3)中计算出的。
类似地，在第二实施例中具有足够高频率的声音要被吸收的情况下，可以仅设置吸声板20B-n，该吸声板包括具有细长矩形横截面形状和小于0.1的扁平程度r的孔21B-n(颈部)，该扁平程度是通过将孔21B-n的横截面的短边长度X和长边长度Y代入到上述数学表达式(4)中而计算出的。从原理上说，该吸声板是这样一种板，其包括具有细长矩形横截面形状和小于0.1的扁平程度r的孔，该扁平程度是通过将孔21B-n横截面的短边长度X和长边长度L代入到上述数学表达式(4)中而计算出的。
这两种修改例或修改实施例是对解决以下问题来说非常有用的技术方案。现今，作为用于将设置在音频装置上的亥姆霍兹共振器的共振频率移置到较高的频率区域的方式，已经采用了以下三种手段中的任意一种：减小颈部的长度；减小空腔的容积；和减小颈部横截面面积。但是，在音频装置中，如吸声板(其外观设计限制条件很严格)，上述三种手段中的头两种都难以采用。另一方面，因为减小颈部横截面面积对音频装置的外部尺寸影响不会很大，所以相比于减小颈部长度和空腔容积，可以相对容易地采用减小颈部横截面面积的方法。但是，在吸声板的情况下，如果孔(用作颈部)的横截面面积被减小，则限定出孔的内壁表面面积减小，且由此，内壁表面的粘性阻力增加，这会不利地造成声音吸收力的降低(降低声音吸收系数的峰值)。通过对比，当前修改实施例(可以消除对内壁表面面积减小的需求)可以仅将共振频率偏移到较高频率区域，而不涉及声音吸收力的不期望的减小。
(7)在上述第七实施例中，被薄板22和背表面板26所围绕的空气层25被四个隔板291、292、293和294隔开成五个空间520a，520b，520c，520d和520e。但是，替换地，隔板291，292，293和294被可以被省略；在该情况下，可以认为，实际设置在空气层25中的隔板与上述第一实施例中的相同(图1和2)。
(8)在上述第四实施例中，吸声板60的每个孔61-j(j＝1-5)具有椭圆形形状，从而横截面的偏心率e大于0.9。但是，替换地，孔61-j(j＝1-5)的仅一个或一些(至少一个或或一些)可以具有椭圆形形状，从而横截面的偏心率e大于0.9。
(9)在上述第五实施例中，吸声板70的每个孔71-j(j＝1-5)具有细长矩形形状，从而横截面的扁平程度r小于0.1。但是，替换地，孔71-j(j＝1-5)的仅一个或一些(至少一个或或一些)可以具有细长矩形形状，从而横截面的扁平程度小于0.1。
本发明基于并要求于2010年8月17日提交的日本专利申请No.2010-182270以及于2011年8月10日递交的日本专利申请No.2011-174929优先权。该优先权申请的公开以其全部内容(包括附图、权利要求及其说明书)通过引用合并于此。

Claims (18)

1.一种音频装置，设置有多个亥姆霍兹共振器，
其中，尽管在至少两个亥姆霍兹共振器之间颈部的横截面面积和与颈部连通的空腔的容积是相同的，但是颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值之比在所述至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的；和
其中，在所述至少两个亥姆霍兹共振器中颈部的横截面具有椭圆形或完美圆形，且其中，通过将颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值代入到数学表达式e＝{(MAX2–MIN2)1/2}/MAX中所得到的偏心率e在所述至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的。
2.如权利要求1所述的音频装置，其中，在所述多个亥姆霍兹共振器之间颈部的长度是相同的。
3.如权利要求1所述的音频装置，其中，在所述至少两个亥姆霍兹共振器中的至少一个中偏心率e大于0.9。
4.如权利要求1或2所述的音频装置，其中，除了所述至少两个亥姆霍兹共振器以外的第一和第二亥姆霍兹共振器中颈部的横截面具有细长矩形形状或方形形状，且通过将颈部横截面的短边长度X和长边长度Y代入到数学表达式r＝X/Y中所得到的扁平程度r在所述第一和第二亥姆霍兹共振器之间是不同的。
5.如权利要求4所述的音频装置，其中，在所述第一和第二亥姆霍兹共振器的至少一个中扁平程度r小于0.1。
6.如权利要求1或2所述的音频装置，其中，多种类型亥姆霍兹共振器被并入到单个声学结构中。
7.如权利要求6所述的音频装置，其中，该声学结构是吸声板。
8.如权利要求1或2所述的音频装置，其中，至少一个亥姆霍兹共振器包括用于改变颈部横截面形状的机构。
9.如权利要求1或2所述的音频装置，其中，在至少一个亥姆霍兹共振器中，颈部可拆卸、可连接地设置并能用具有不同横截面形状的颈部替换。
10.如权利要求1或2所述的音频装置，其中，至少一个亥姆霍兹共振器还包括一机构，该机构在不改变所述颈部的横截面面积和长度的情况下改变该颈部的横截面形状。
11.如权利要求1所述的音频装置，其中，多种类型颈部中的任一个可拆卸、可附接地设置在至少一个亥姆霍兹共振器中，且，尽管所述颈部的横截面面积和长度在所述多种类型之间是相同的，但是所述颈部的横截面形状在这些类型的各个类型之间是不同的。
12.一种音频装置组，包括每一个都按照如权利要求1所述的音频装置构造的多个音频装置，
其中，尽管在多个音频装置之间所述至少两个亥姆霍兹共振器每一个的颈部的横截面面积和与颈部连通的空腔的容积是相同的，但是所述至少两个亥姆霍兹共振器之间的所述比例的差异在多个音频装置中的至少两个之间是不同的。
13.一种音频装置租，包括多种类型音频装置，其每一个设置有一个或多个亥姆霍兹共振器、至少一个如权利要求1所述的音频装置，
其中，尽管设置在多种类型音频装置中的至少两个亥姆霍兹共振器之间颈部的横截面面积和长度以及与颈部连通的空腔容积是相同的，但是在该至少两个亥姆霍兹共振器之间颈部的横截面形状是不同的。
14.一种用于设计多种类型音频装置的方法，每种音频装置设置有多个亥姆霍兹共振器，所述方法包括：
对于这些类型音频装置每一个独立地设计每个亥姆霍兹共振器的空腔的步骤，在亥姆霍兹共振器之间所述空腔的容积是相同的；和
设计每个亥姆霍兹共振器的与空腔连通的颈部的步骤，其中，尽管在多种类型音频装置之间所述颈部的横截面面积是相同的，但是对于多种类型音频装置每一种来说，颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值之比在至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的，且所述至少两个亥姆霍兹共振器之间的所述比例的差异在多个音频装置中的至少两个之间是不同的，
其中，在所述至少两个亥姆霍兹共振器中颈部的横截面具有椭圆形或完美圆形，且其中，通过将颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值代入到数学表达式e＝{(MAX2–MIN2)1/2}/MAX中所得到的偏心率e在所述至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的。
15.如权利要求14所述的方法，其中，颈部的长度在亥姆霍兹共振器之间是相同的。
16.一种用于制造多种类型音频装置的方法，所述音频装置每一种设置有多个亥姆霍兹共振器，所述方法包括：
对于这些类型音频装置每一种独立地形成每个亥姆霍兹共振器的空腔的步骤，在亥姆霍兹共振器之间所述空腔的容积是相同的；和
形成每个亥姆霍兹共振器的与空腔连通的颈部的步骤，其中，尽管所述颈部的横截面面积在多种类型音频装置之间是相同的，但是对于多种类型音频装置每一种来说，颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值之比在至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的，且所述至少两个亥姆霍兹共振器之间的所述比例的差异在多个音频装置中的至少两个之间是不同的，
其中，在所述至少两个亥姆霍兹共振器中颈部的横截面具有椭圆形或完美圆形，且其中，通过将颈部横截面的重心和限定出该横截面外周边的各个点之间距离的最小值与最大值代入到数学表达式e＝{(MAX2–MIN2)1/2}/MAX中所得到的偏心率e在所述至少两个亥姆霍兹共振器之间是不同的。
17.如权利要求16所述的方法，其中，在亥姆霍兹共振器之间颈部的长度是相同的。
18.如权利要求16或17所述的方法，其中，音频装置每一个是吸声板。
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