CN104347064A - 混合声学阻挡器和吸收器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合声学阻挡器和吸收器。混合声学吸收和反射谐振器能够包括限定单元的刚性结构、附接到刚性结构的具有至少一个孔口的膜以及附接到刚性结构并且覆盖单元的背片。膜被构造为在预定频率范围内反射声波。刚性结构、膜和背片限定亥姆霍兹腔；亥姆霍兹腔被构造为在预定频率范围内的频率处吸收声学能量。

Description

混合声学阻挡器和吸收器

技术领域

本发明一般地涉及一种反谐振膜、用于保持这样的膜的结构和由这样的反谐振膜和支撑结构限定的混合反射吸收壳体。

背景技术

噪声在很多环境中都是有害的。噪声被广泛地认识为有害的并且作为噪声的污染源能够是高穿透性和破坏性的。人们能够由于噪声而经受负面的影响，例如，听力损失、恶心、高血压、压力增大等等。由于诸如摩托车、飞行器、火车、发电机、磨床、搅拌机、微波炉、排水泵的机器以及很多其它机器能够频繁地引起噪声污染源。很多这样的机器能够在长时间段以相对恒定的级别发射噪声。

已经进行了各种尝试以提供降噪。很多噪声遮蔽方案都与隔音器的质量直接相关。一般来说，噪声传输由质量密度定律决定，其描述了通过隔音器的声学传输T与壁厚度、质量密度和声音频率的乘积成反比。增加这样的隔音器的声音减少特性能够要求增大隔音器的厚度或质量密度，这增加了隔音器的重量和大小(特别是在低频范围内)。

还进行了其它尝试以改进降噪。例如，美国公开的专利申请2013/0087407描述了重物布置在膜的中心部分的可调节的高带宽反谐振膜。美国公开专利申请2010/0212999与具有用于谐振壳体的至少一个膜壁的传统的亥姆霍兹谐振器相关。然而，膜壁的谐振不包括噪声反射能力。美国专利No.7510052公开了一种基于修改的亥姆霍兹谐振效应的声音消除蜂巢。然而，美国专利No.7510052中的基于蜂巢的方案没有包括噪声反射能力。美国公开的专利申请2008/0099609公开了一种用于飞行器舱的可调节声学吸收系统，通过选择不同的材料并且改变尺寸来进行调节以对于各位置和特定飞行器实现隔音。虽然描述了传统的隔音器和吸收器的构造细节，但是美国专利2008/0099609中描述的结构是笨重的。美国专利No.7263028公开了将具有各种特征声学阻抗的多个颗粒以利用其它轻量面板夹持的方式嵌入来增强声音隔离。虽然能够比传统的实心隔音面板更轻或更薄，但是其仍然是笨重的并且其隔音操作频率较高，这使其对于低频操作来说是低效的。美国专利No.7249653公开了声学衰减材料，其包括坚硬的材料的外层，其与位于软面板上的集成质量体夹持其它弹性软面板。通过使用机械谐振，面板被动地吸收入射的声波以衰减噪声。该面板具有以175Hz为中心的100Hz的带宽并且不容易调整以适应各种环境条件。美国专利No.4149612和4325461公开了消音器。消音器是具有金属片的凸帽的疏散透镜(双凸透镜形状)。这些消音器包括具有封闭体积的柔性板，在封闭体积中，压力低于大气压以构造用于降噪的振动系统。为了控制操作频率，封闭在与结构构造耦接的体积中的压力确定的阻挡噪声频率。操作频率对于封闭体积中的压力的依赖性使得操作频率依赖于诸如温度的环境变化。美国专利No.5851626公开了一种车辆声学衰减和去耦系统。该系统包括气泡袋，其可以填充有各种衰减液体和空气以允许声学衰减。其是依赖于环境的被动衰减系统。美国专利No.7395898公开了一种基于在刚性框架上拉伸的柔性弹性膜的反谐振蜂窝板阵列。然而，美国专利No.7395898中公开的结构没有考虑在频率和有效性方面显著地影响每个单元的反谐振的支撑框架的振动影响。此外，整个面板结构特别地在谐振频率变为有效的声音传输路径。由于单元和帧导致的整体效果能够显著地影响面板的声学表现并且相应地影响其噪声隔离性能。这在大规模轻重量且紧凑的声学隔音器设计中是特别重要的。

发明内容

本发明的示例性实施方式包括(但不限于)方法、结构和系统。在一方面，一种混合声学吸收和反射谐振器包括刚性结构，其限定单元；膜，其具有至少一个孔口和附接到刚性结构的至少一个重物；以及背片，其附接到刚性结构并且覆盖单元。膜被构造为在预定频率范围内反射声学波。刚性结构、膜和背板限定亥姆霍兹腔；亥姆霍兹腔被构造为在预定频率范围内的频率处吸收声学能量。

在一个实施方式中，膜被构造为在反谐振频率反射声学波。在另一实施方式中，膜包括多个孔口。在一个实施方式中，膜具有多个孔口。孔口中的任一个能够覆盖有多个孔眼，其中，每个孔眼的尺寸小于孔口的尺寸。在另一实施方式中，背片能够是第二膜。第二膜能够被构造为在有或没有添加的重物的情况下在预定频率范围内反射声波。在另一实施方式中，背片能够是结构片或板。

在另一实施方式中，膜包括重物。重物能够围绕孔口并且限定孔口的颈长度。在一个示例中，重物能够是穿过孔口的具有至少一个环的环状物。在其它示例中，孔口能够是三角形、矩形、正方形或任何其它形状的形状。重物能够具有贯穿其厚度的锥形形状。在另一实施方式中，重物没有限定孔口和颈长度并且膜上的孔口的面积由不会影响膜的调节反射频率的轻量管限定。对于两个实施方式，具有至少一个孔口的膜上的添加的重物能够用于调节亥姆霍兹谐振器的吸收频率。

在另一实施方式中，混合谐振器能够包括位于膜与背板之间的至少一个吸收剂材料。吸收剂材料能够包括多孔纤维材料。吸收剂材料还能够包括至少一个隔膜层。吸收剂材料能够被放置为在膜与吸收剂材料之间存在小的空气间隙。

在另一方面，混合谐振器的阵列能够包括刚性结构，其限定多个混合谐振器和单元的阵列。多个混合谐振器中的每一个能够位于一个单元中。多个混合谐振器中的每一个能够包括附接到刚性结构的膜和附接到刚性结构并且覆盖单元的背片。膜能够包括至少一个孔口。附接有重物的膜能够被构造为在预定频率范围内反射声波。刚性结构、膜和背板能够限定亥姆霍兹腔。在一个实施方式中，多个混合谐振器中的混合谐振器能够被构造为在同一预定频率范围内反射声波。多个混合谐振器中的混合谐振器能够被构造为在预定频率范围内的不同频率吸收声学能量。能够基于位于多个混合谐振器的亥姆霍兹腔内的不同位置处的吸收剂材料发生不同频率的吸收。

本公开的示例性示例包括(但不限于)用于阻挡声学波能量的方法、结构和系统。在一个方面，结构包括限定多个单元的支撑结构和覆盖多个单元中的一个的至少一个谐振膜。所述至少一个谐振膜包括至少一个重物。所述至少一个谐振膜具有反谐振频率并且支撑结构具有超过所述至少一个谐振膜的反谐振频率的谐振频率。

在一个示例中，支撑结构具有多个水平结构部件和多个竖直结构部件。多个水平结构部件能够包括两个外部水平结构部件和至少一个内部水平结构部件，并且多个竖直结构部件能够包括两个外部竖直结构部件和至少一个内部竖直结构部件。外部结构部件的厚度能够是内部结构部件的厚度的两倍。该内部结构部件能够包括一个或多个缝隙，并且缝隙能够位于内部结构部件的中心附近。

在一个示例中，支撑结构能够包括特定尺寸内的多个水平或竖直结构加强件。在另一示例中，结构加强件中的各个加强件能够是板梁、中空梁、“I”梁或“T”梁的形状。在一个示例中，支撑结构包括聚合物组成材料。在另一示例中，支撑结构能够使用高硬度聚合物粘合剂来组装。在另一示例中，支撑结构能够包括金属合金。

在另一方面，结构能够包括限定多个单元的支撑结构、在支撑结构的模形状布置峰附近附接到支撑结构的至少一个重物以及覆盖多个单元中的一个的至少一个谐振膜。至少一个谐振膜能够包括至少一个重物。至少一个谐振膜能够具有反谐振频率并且具有重物的支撑结构能够具有下述谐振频率，其在用于至少一个谐振膜的反谐振频率的主奇谐振模之间创建足够的频带隙。

在一个示例中，附接到支撑结构的重物和所述至少一个谐振膜的至少一个重物被选择为使得支撑结构的主奇谐振模和至少一个谐振膜的次模处于预定频率范围内。在另一示例中，支撑结构能够包括复合材料层压件，并且复合材料能够包括碳纤维复合物。

在另一示例中，重物能够在使得重物没有从支撑结构的平面表面突出的位置处附接到支撑结构。在另一示例中，支撑结构包括多个弯曲金属合金条，并且其中，弯曲金属合金条彼此接合。在另一示例中，膜能够包括聚合物材料并且膜能够具有处于大约0.001英寸至大约0.005英寸的范围内的厚度。在另一示例中，支撑结构能够限定支撑结构的表面，并且表面能够是非平面的。在另一示例中，多个竖直和水平加强件能够从平面表面突出并且将该结构划分为子网格。在另一示例中，所述至少一个谐振膜能够在非平面位置附接到支撑结构。

下面描述本发明的系统和方法的其它特征。能够在各种实施方式中独立地实现所述特征、功能和优点或者所述特征、功能和优点可以在其它实施方式中组合，能够参考下面的描述和附图而看出其进一步的细节。

附图说明

在附图中，附图标记可以被重新使用以指示所标记的元件之间的对应关系。所述附图被提供为示出这里描述的示例并且不意在限制本公开的范围。

图1描述了附接到框架的谐振膜的阵列的示例。

图2描述了单个加重的声学膜的阻带滤波器效果。

图3描述了与单个膜相比的膜的各种阵列尺寸的性能，其示出了清楚的谐振行为并且减少了传输损失同时增加了阵列尺寸。

图4描述了包括网格结构和多个集成膜的阵列的示例。

图5和图6描述了具有网格并且在中心添加了结构重物的分层设计的示例。

图7描述了具有不同添加的结构中心质量体的支撑结构的中心处的速度谱的曲线图。

图8描述了针对各种中心加重的支撑结构的作为频率的函数的具有240mm×240mm尺寸的6×6大规模声学隔音器的插入损失的曲线图。

图9A-图9C描述了从支撑结构的某些部分移除了材料的支撑结构的示例。

图10A-图10B描述了从网格支撑结构移除了材料以创建非平面膜支撑结构的支撑结构的示例。

图11描述了能够反射和吸收噪声能量的膜型混合亥姆霍兹谐振器的一个示例。

图12A和图12B是在单个反谐振膜和膜型混合亥姆霍兹谐振器之间比较传输损耗和消散系数测量的曲线图。

图13A描绘了测试各种混合谐振器构造的测试设备。图13B从不同角度描绘了膜的示例。图13C描绘了来自各种两膜混合谐振器设计的测试数据的曲线图。

图14A-图14H描绘了膜型混合亥姆霍兹谐振器的可能构造的各种示例。

图15描绘了利用增加网格谐振频率的子网格结构将支撑结构划分为网格的示例。

图16A和图16B描绘了由热塑形成的复合网格形成的支撑结构的示例。图16C和图16D描绘了膜和热塑形成的复合网格夹持选项的两个示例。

具体实施方式

现有的用于噪声减少和控制的方法依赖于用于减少声音通过动量交换的传输的质量体或者使用能量和换能器来创建与入射能量异相的抵消波的主动方案。声学泡沫和纤维以及毛毡在传统上用作声学吸收器，并且声学毛毡在传统上用作声学隔音器。对于低频范围，这些材料会需要极厚以便于使声音减弱，这导致了非常笨重的结构。

能够通过在结构中添加质量体(mass)来改进结构的声音减少量。然而，很多噪声环境不允许重的结构。轻重量的、紧凑的且可缩放的结构噪声隔音器将在很宽范围的环境中是有益的。例如，商业和军事飞行器和旋翼飞行器能够受益于减少或阻挡来自引擎、电子装置或具有音调噪声的其它噪声源(特别是在有人驾驶飞机上)的声学能量。轻量隔音器形式的声学隔离能够用在飞行器、旋翼飞行器和车辆内部(底板、天花板、壁、厕所、货舱班轮)和很多其他环境中。

由于对于燃料经济的更高要求，碳纤维复合材料由于其重量轻和高硬度而越来越多地用作车辆中的结构材料。这些材料是有效的声音传输器并且劣化车辆的噪声底板性能。在过去，每平方码20至70盎司的范围内的超轻结构和刚性结构近来由于它们是高效的辐射器而导致在用于减少声学传输而被认为在减少声学传输方面非常差。

此外，传统的噪声控制依赖于声音吸收或反射来降低噪声水平。在吸收器(例如，多孔材料)中，在互连孔的网络中发生声音传播，从而粘性和热效应使得声学能量消散；因此，通常需要波长后的吸收材料具有有效的吸收。关于声音反射隔音器，噪声阻挡通常遵循着质量定律预测，其规定，随着质量的增加和频率的增加，噪声的减少也增加。然而，具有长波长的低频噪声(其通常难以用传统方法来处理)因此变为针对噪声控制工程(尤其是对于现代能量高效车辆的轻量设计)的挑战。不存在传统的用于轻量的紧凑的并且具有针对低频噪声控制的组合的吸收和反射能力的方法的解决方案。

图1中描绘了附接到框架120的谐振膜110的阵列100的示例。每个谐振膜110能够具有第一膜111和第二膜112。重物113能够附接到第二膜112。重物能够附接在第二膜112的中心处或其附近。图1中描绘的膜通常为正方形形状，但是其它形状也是可能的，例如为圆形、矩形、三角形、六边形等等。在一个示例中，第一膜111和第二膜112包括相同的材料和/或厚度。在另一示例中，第一膜111和第二膜112包括相同的材料。在另一示例中，第一膜111和第二膜112可以经由铰链114附接。铰链114可以允许设计者对于由于膜111和112中的系统张力的框架120的响应去耦，并且允许使用刚性的耐蠕变材料用于膜111和112。

在一个示例中，铰链114是被放置在膜111和112的表面中的弯曲控制弹性组件，其产生了一种调节刚性并且因此在没有使用张力的情况下调节膜结构的谐振频率的方法。铰链114的刚性由铰链114的长度和厚度参数来控制，其能够被视为例如弯曲板。因此，刚性基于形成铰链114的材料的弹性模量、泊松比和厚度。膜的厚度能够处于大约0.001英寸与大约0.005英寸之间。在典型的膜中，张力分量提供了所有弯曲耐性并且因此与所选择的材料无关地限定性质。通过调节铰链114的厚度和高度/宽度比，可以调节谐振膜110的刚性。利用调整谐振膜110的刚性的能力，谐振膜110可以通过使用诸如加工热塑和/或热固的刚性材料用于膜111和112来具有非常低频的响应。这些热塑和热固材料展现出非常低的蠕变，这将改变行为和性能并且具有用于很多加工应用的良好的温度稳定优点。在某些示例中，膜111和112可以包括的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、]聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯醚(PPO)、聚砜(PSU)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛塑料(POM)、HDPE、LDPE或尼龙。将理解的是，也可以使用其它材料用于膜111和112。在没有暗示限制的情况下，膜111和112也可以包括诸如铝、黄铜和钢的金属。

在某些示例中，重物113可以包括铁合金、黄铜合金、铝、铅、陶瓷、玻璃、石头或其它材料。在其它示例中，重物113可以成形为柱形、管形或矩形实体。为了增加质量体的尺寸而没有影响膜的长度(这不意味着限制)，重物113可以为T形状、环形状或根据想要的要求采用不规则形状。质量体能够利用连接材料(例如，形状记忆合金或粘弹性材料)来耦接到支撑结构，以利用诸如张力、衰减和局部刚性的膜性质来调整谐振动力学，抑制不想要的谐振模并且增加噪声控制性能。

在图1中所描绘的示例中，谐振膜110被保持在单个膜阵列100内。图1中描绘的特定单个膜阵列100包括四个谐振膜110，每个均具有膜111和112、重物113和铰链114。很多其它阵列的变型也是可能的，包括改变阵列100的整体形状，改变单个谐振膜110的形状，改变谐振膜110的数目等等。

图2描绘了用于单个加重声学膜(例如，图1中所示的阵列100)的带阻滤波器效果，其示出了与传统的泡沫或橡胶垫声学隔音器材料相比，较大地减少了特定主动频带上的传输。当通过选择张力、刚性和添加的重物来适当地调节时，膜能够通过负质量的原理对于声学能量产生有效的阻隔。在诸如加重膜的谐振系统中，存在峰移位处的用于质量体的和峰移位处用于所添加的重物与附接边缘之间的膜的中间的两个基础谐振峰201和202。在这两个基础谐振峰201和202之间，存在负质量架构203，其中膜模式形状位移是这两种模式的组合。在负质量架构203中的反节点204处，膜加速变为与横跨膜的压力梯度不同相，并且此外，这两种模式的组合导致膜中的几乎零的位移。该相位差和有效的稳定性与刚性壁类似并且在特定频带上在横跨膜的传输中产生了显著的损失。如图2中所示，在反节点204，与诸如可比较的表面密度的开放单元的材料相比，传输损失能够超过30dB。该效果在传统隔音器和吸收器表现很差的低频情况能够是特别有用的。

单个膜能够被组装为膜的阵列，以提供与单个膜类似的性能。这允许对膜进行缩放以覆盖想要保护诸如车辆、卡车、飞行器和旋转翼飞行器的交通工具中的用户车厢的大的面积。图3描绘了与单个膜相比的膜的各种阵列的性能，其示出了清楚的结构谐振并且随着尺寸的增加，传输损失减少。由于能够通过设计来控制的若干膜的组合模而获得一个传输峰。图3中描绘的性能示出了在1445Hz的频率附近的想要的阻通声学滤波器特性。虽然诸如1×1阵列、2×2阵列和3×3阵列的一些阵列示出了在1445Hz附近的峰声学传输损失，但是诸如4×4阵列、6×6阵列和8×8阵列的其它阵列在1445Hz附近具有低得多的传输损失。特别地，4×4阵列将传输损失峰分为两个子峰。在阵列中保持膜的结构的谐振以增加的尺寸劣化了传输损失性能。

图4描绘了包括网格410和多个集成的膜420的结构的阵列400的示例。在图4中所描绘的示例中，网格410能够包括多个水平结构部件411和多个竖直结构部件412。词语“竖直”结构部件和“水平”结构部件是为了方便和清楚，但是这样的结构可以在任一取向上对齐。网格410为待放置的每个膜420限定多个单元。在另一示例中，网格410能够由碳纤维复合物制成。网格410中的每个单元能够具有位于单元上的至少一个集成的膜420。膜还能够包括中央质量体421，其允许调节和减少谐振频率范围。为了控制集成的膜420的动力学表现和振动，网格410中的各单元中的边的宽度和高度可以小于100mm。为了使用较小的单元在大面积上产生阻挡，能够使用单元的阵列。在一个示例中，阵列400的外部水平和竖直结构部件具有至少为内部水平和竖直结构构件的厚度的两倍的厚度。

在前述方案(例如，美国专利No.7395898)中，支撑结构被描述为是声学透明的，这意味着支撑结构对于膜的声学行为没有贡献。然而，当查看图3中描绘的阵列的表现结果时，看到的是，支撑结构确实对于膜的声学表现有贡献。这里公开了支撑结构的各种示例，其用作具有集成的可调节的膜的支撑结构，从而能够以最小的重量产生高性能的声学阻挡。

在一个示例中，支撑结构能够被创建为具有目标隔离频率范围以上至少10％的基础谐振频率。在另一示例中，分层支撑结构能够被利用下述调整方案创建为具有高基础频率，该调整方案例如是中央开槽的非平面的加强的结构网格，其接下来被使用中央质量体来进行调节以在奇谐振模之间建立带隙并且在规定频率范围上控制其振动行为。支撑结构的中央质量和膜质量能够被选择为使得支撑结构的奇谐振节点和膜的奇谐振模都处于预定频率范围内。这些示例允许支撑结构的声学传输性质与各单元膜的声学传输性质类似。当结构和单元膜都以类似的声学传输性质操作时，结果是整体轻量结构具有非常高的声学隔离性能。这些方案在系统的质量和可实现的总插入损失方面显著地扩展了膜的性能。通过在多个长度尺度优化系统的设计，能够实现具有大于50dB的声音减少的轻量声学阻挡。另外，与膜阵列组合的优化后的支撑结构允许大量构造，从而能够覆盖宽带频率。

支撑结构能够由各种材料制成。例如，支撑结构能够由碳或玻璃纤维聚合物复合材料制成。可以根据环境热或化学状况而使用其它复合物。这些复合物能够包括陶瓷或金属基体复合物。在一个示例中，支撑结构复合物能够包括3-ply 0-90-0积层(layup)单向纤维。这样的材料能够在最小质量的情况下提供想要的硬度和质量性质。在一个示例中，支撑结构的壁的厚度的想要的范围为大约0.01英寸至大约0.035英寸。为了改进膜的结合以及拼贴的横向和扭转稳定性，阵列的边缘可以使用0-90-0复合物的额外的板层。在一些示例中，这样的额外的层能够导致8至12个板层(ply)。结构的高度能够被指定为使得所施加的边界条件(通常是固定条件)中的基础频率为想要的使用条件以上至少10％。能够使用有限元建模、修改梁/板理论或任何其它方法来进行该尺寸的确定。

支撑结构能够使用各种方法来制造。在一个示例中，能够使用互锁网格方法，其中，各部件被利用匹配槽切割为条，这允许酒箱型构造形成成形的单元。成形的单元能够采取三角形、正方形、矩形、六边形和任何其它形状的形式。一旦放置好了，高硬度粘合(例如，陶瓷或玻璃填充环氧树脂粘合)能够在部件之间保持硬度而与框架部件中的缝隙无关。在另一示例中，支撑结构能够由已经被在模具中固化以产生波图案的材料的条构成。这些图案化板然后能够利用二次加工进行修正和结合以产生成形后的单元。这样的成形后的单元能够采取三角形、正方形、矩形、六边形和任何其它形状的形式。这些方法可以由于能够同时产生大的组件并且然后使用锯来切割为想要的厚度从而减少了固化和结合的步骤而在制造中提供了更大的可扩展性。

虽然复合材料在重量方面提供了最高的性能，但是所公开的用于分层声学阻挡的方法不限于复合材料支撑结构。还能够利用弯曲和结合操作来组装金属合金。结合操作能够是基于粘合剂或焊接和钎焊的。另外，虽然支撑结构可以容易地形成为方形或矩形单元，但是其它形式和形状也是可能的。例如，支撑结构可以形成为蜂巢形状以允许使用六边形膜。

在一个特定示例中，由于其高的纤维模量以及从而获得的高的复合硬度使得能够使用碳纤维预浸材料。根据规格在热压中对对积层进行固化和压实。能够利用同样的预浸材料的13个层板来制造网格外围。这能够增加外围厚度以防止不均匀的膜张力并且通过有效地增加支撑结构的整体硬度来增加整体网格谐振频率。能够利用缝隙来加工网格，进行互锁并且利用高强度环氧树脂粘合在一起。能够利用结构的谐振频率来确定支撑结构的高度，从而在远离目标频率的频率发生谐振。获得的支撑结构的成本相对较低并且重量极轻并且具有高硬度，这是不能够通过传统的单种材料来实现的。

当网格结构自己没有提供比目标频率高10％(0.1)的模谐振频率以获得声学传输损失性能时，能够通过将集中的质量添加到轻量支撑结构来产生分层结构。图5和图6示出了具有网格和添加的结构中央重量以在结构奇模之间产生频带隙并且抑制结构膜耦合模式的示例。在图5中所示的示例中，支撑结构500被示出为具有网格510和所添加的重量520。网格510包括多个水平部件511和多个竖直部件512。所添加的重量520能够由任何材料构造。诸如包括钢、不锈钢和钨中的一种或更多中的合金的致密合金可以提供足够的重量而没有显著增加支撑结构500的尺寸，从而所添加的重量的最高性能处于模形峰幅值附近。

能够通过将所添加的重物520放置在支撑结构中来获得分层设计以及后续改进的声学响应。以该方式，所添加的重物520执行与添加到各单元中的膜的重物类似的功能。为了实现协同效应，需要支撑结构500具有远离各单元的想要的声学隔离频率范围的奇模谐振频率。偶模通常形成声偶极子，其自补偿声辐射并且对于噪声隔离具有有限的影响。能够通过选择所添加的重物520的适合的尺寸、所添加的重物520的质量和/或所添加的重物520在支撑结构500上的位置来调节支撑结构500的固有模频率。所添加的重物520能够被布置在奇谐振模的峰位移附近。例如，图5中的所添加的重物520能够用于通过将(0，1)模移动到低频并且保持(0，3)模频相对稳定来在(0，1)与(0，3)之间建立带隙。另外，质量惯性抑制了结构膜耦合模，同时减少了模形状的振动量级，这进一步改进了声学面板的传输损失。

所添加的重物520本身能够以各种方法并入到网格510中。在一个示例中，能够选择所添加的重物520的大小和形状以对于支撑结构500保持最小轮廓。所添加的重物520能够作为具有十字形状的缝隙结合到网格支撑结构500，该十字形状的缝隙与网格支撑结构500对应。

在图6中所示的示例中，支撑结构600被示出为具有网格610和所添加的重物620。网格610包括多个水平部件611和多个竖直部件612。如所示的，多个重物620能够被添加到奇模的移位峰附近以产生分层结构，其在奇模之间具有足够的频率带隙并且抑制了目标噪声隔离频率范围附近的振动。每个添加的重物能够沿着水平部件611中的一个或多个以及竖直部件612中的一个或多个结合到网格610。

在图7中示出了与抑制面板的振动结合的中央添加的重物的支撑网格对于移动基础面板谐振的影响。更具体地，图7示出了具有均匀的白噪声声学激励的支撑结构的中心的速度谱的曲线图。在没有添加重物的情况下支撑结构在大约1750Hz处进行主谐振。在该特定示例中，用于阻挡噪声传输的想要的频率是中心处于1500Hz的频带。通过添加更大的质量，基模被在1200Hz以下驱动并且同时幅值减小。这是由于基模的惯性力矩的显著增加导致的。反谐振峰出现在基模上方，进一步减小了速度并且增加了传输损失。通过产生非常轻的非常硬的支撑结构(其然后能够使用特定位置处的重量的少量添加来动态地调节)来实现该方法。对于图7中所示的结果，添加到支撑结构的最大质量大约为支撑结构的质量的33％。根据特定的想要的声学性质，所添加的质量可以在支撑结构的质量的大约10％至大约50％的范围内变化。

图8示出了与用于各种加重声学阻挡支撑结构的频率相关的具有中央添加的重量的支撑网格的插入损失的曲线图。如所示的，在30dB级别以上，能够以大约1200Hz带宽802实现大约50dB的最大插入损失801。由于在1500Hz的指定目标频率周围的调整后的支撑结构，以大约50dB的最大插入损失实现了轻量的声学拼块(64oz/yd²)。在谐振处，在膜或网格支撑结构中，振动是最高的。振动的增加导致了横跨隔音器的传输的增加。通过将支撑结构的谐振频率减少到膜谐振附近，在大约同一频率处发生两个谐振并且因此对于噪声传输的谐振影响最小。该支撑结构性质和膜性质的收敛对于每单位重量产生了非常高的声学传输损失。

与传统想法相反地，如果进行适当的设计和调节并且对调节后的膜进行补充，则容纳调节后的膜的轻量结构材料还能够展示出良好的声学减少特性。在调节时，结构能够在指定的频带提供高效的传输损耗。在某些示例中，能够使用添加到结构的一个或更多个中央质量体来调节轻量的硬的结构支撑的谐振性能和振动特性。膜和支撑结构的调节能够被优化以产生用于噪声减轻的轻量的声学阻挡支撑结构。

在制造谐振膜结构的一个示例中，谐振膜能够被设计为通过调节和选择适合的材料来在特定频率提供高效的声音阻挡。用于谐振膜的支撑结构能被设计为具有轻量网格和中央重物以模拟特定频率处的谐振模的声音阻挡。一旦设计了，则支撑结构能够由轻量材料形成，该轻量材料例如为提供轻量的高硬度方案的薄互锁碳纤维复合网格。谐振膜能够形成并放置在支撑结构的各单元中。包括支撑结构和谐振膜的完整的谐振膜结构展示出在特定频率附近阻挡噪声的协同反谐振特性。这样的谐振膜结构能够以传统的声学阻挡方案的每单位面积的四分之一至十分之一的质量在所制定的频率范围上阻挡声学能量。

能够通过从支撑结构的某些部分减少材料来改进支撑结构。如图9A中所示，能够通过在网格的某些部分中包括缝隙910来从网格结构900的中央部分移除材料。在图9A中所示的特定示例中，缝隙910被限制到网格结构900的中央2×2单元区域。在网格结构900中包括缝隙910能够增加网格结构900的谐振频率同时减少网格结构900的整体质量。在网格结构900的其它部分(即，中央区域之外)布置缝隙能够不利地影响网格结构900的声学性能和结构完整性。即使当缝隙910被包括在网格结构900中时，网格结构900的声学性质的适当调节也能够包括将中央质量体附于网格结构。将中央质量体添加到网格结构900同时还在网格结构中包括缝隙910以从网格结构移除质量可以视为是事与愿违的；然而，缝隙910和添加的中央质量体能够导致用于每单位质量的声学损失的非常高的性能。

在网格结构的各边切割的缝隙能够采取各种形式。在图9A中，网格结构900中的缝隙910形成为矩形。图9B示出了也能够在网格结构中使用的三角形缝隙920。图9C示出了也能够使用的圆形缝隙930。能够使用任何其它形状的缝隙来减少网格结构的质量。在图9A中，由于展示出大约20％的基础谐振频率的增加，因此选择矩形切口部分。

在其它示例中，能够从网格支撑结构移除质量以产生非平面膜支撑结构。图10A示出了在网格结构1000的底部具有平坦面并且在网格结构1000的顶部具有弯曲(即，非平面)面1010的网格结构1000。谐振膜能够附于网格结构1000的平坦底部而网格结构1000的顶部的非平面面1010从整个网格结构1000移除质量。非平面面1010能够从网格结构1000的中心移除比从网格结构1000的边缘移除的质量更多的质量，如图10A中所示。图10B示出了网格结构1030的从其可以有利地移除质量的区域1020。可以有利的是，完整地留下网格结构1030的区域1020的外部的部分以确保网格结构1030的结构完整性。

在又一示例中，可以有利的是，产生具有一个或多个曲面的声学阻挡面板。这样的阻挡器可以用于在一个或多个方向上具有曲率的某些环境，例如飞行器引擎、飞行器机身等等。在非平面位置(例如，支撑结构的曲面)将谐振膜附接到支撑结构可以是有挑战性的。然而，能够利用真空辅助制造技术来在弯曲度被限制到单个轴的非平面位置处附接膜。其它的制造技术可以有助于将膜附接到弯曲度包括一个或多个轴的曲面。

基于膜构造的声学阻挡方案还能够组合噪声反射和吸收。这样的噪声控制实现了用于噪声控制频率目标的半主动或主动可保持性的方案。

图11示出了具有声音吸收和反射能力的膜型混合谐振器1100的一个示例。混合谐振器1100包括两个反射反谐振膜1110和1120并且在膜1110中具有小的孔口1111。膜1110和1120也能够在这里被称为“层”。例如，诸如膜1110的第一膜能够被视为“第一层”，并且诸如膜1120的第二膜能够被视为“背层”。膜1110和1120能够连接到支撑结构(例如，限定网格的单元的刚性网格支撑结构)的边1101和1102。膜1110能够具有附接的重物1112，并且膜1120能够具有附接的重物1121。膜1110上的重物1112能够采取环(例如，垫圈)的形式，以便于允许通过孔口1111的至少一个空气通路。膜1120上的重物1121能够采取盘、环或任何其它形式。能够基于膜1110和1120的想要的反谐振效果、基于混合谐振器1100的想要的亥姆霍兹谐振器效果或其组合来确定重物1112和1121的大小和质量。

可选地，一个或多个吸收器1130能够与孔口结合地使用以优化流阻和声学吸收性质。图11示出了吸收器1130能够是多孔材料并且以小的空气间隙放置在两个膜1110和1120之间，以允许膜1110和1120的振动。替选的吸收器包括至少一个隔膜层，其包括具有半孔性质的薄层。布置在空气腔室内的特定位置的多个隔膜层能够产生多个吸收峰。封闭在膜之间的空气在声波激励封闭的空气时表现为弹簧。与开口附近的空气团一起，空气弹簧体系统谐振并且耗散入射的声学能量。

虽然在传统的亥姆霍兹吸收器中，前面和背面被假设为是声学刚性壁并且没有用于声学目的，但是在图11中所示的示例中，膜1110和1120中的每一个分别在其反谐振频率处具有其自己的反谐振效果，其反射并耗散入射的声波1140(也称为“声学波”)。因此，该膜型谐振器设计同时具有可调节的吸收和反射功能并且以轻重量和紧凑构造提供良好的降噪。然而，两层亥姆霍兹谐振器的其它构造也是可能的。亥姆霍兹谐振器的前层能够被构造为提供噪声吸收，但是不必具有图11中所示的膜1110的形式。前层能够被构造为在没有使用重物的情况下提供噪声吸收。例如，第一层能够被构造为调节到目标频率并且基于第一层的厚度、第一层中的孔口的直径、第一层中的多个孔口之间的间隔和/或能够选择的第一层和第二层之间的距离中的一个或多个来优化吸收量级。另外，在第一层中可以不需要任何孔口以提供第一层的噪声吸收功能。

图12A和图12B是比较单反谐振膜和包括两个堆叠的调节膜的膜型混合亥姆霍兹谐振器之间的传输损失和耗散测量的曲线图。图12A描绘了作为噪声频率的函数的传输损失并且图12B示出了作为噪声频率的函数的耗散系数。对于单个反谐振膜，发现传输损失下降的第一和第二谐振处于470Hz和3500Hz附近，并且发现反谐振峰处于700Hz附近，如图12A中所示。对于膜型混合亥姆霍兹谐振器，在对应于谐振频率(470Hz和3500Hz)的频率附近发现两个耗散峰，如图12B中所示。对于混合膜亥姆霍兹谐振器，传输损失曲线示出了由于两个膜之间的略微差异导致的两组双第一和第二谐振，如图12A中所示。同时，在第一谐振组与第二谐振组之间观察到两个反谐振，如图12B中所示。使用膜型混合亥姆霍兹谐振器获得整体更高的宽带传输损失。此外，几乎最高为1的额外的耗散系数峰指示膜型混合亥姆霍兹谐振器的组合的反射和吸收能力的因数。

图13A示出了用于测试各种混合谐振器构造的测试设备1300。测试设备1300包括第一膜1310和第二膜1320。第一膜能够包括一个或多个孔口1311和一个或多个重物1312。第二膜1320也能够具有一个或多个重物1321。在测试设备1300的一端，布置有噪声源1330以朝向第一膜1310发射入射噪声1331。在测试设备1300的另一端，布置有消声阻挡器以吸收任何噪声并且防止噪声朝向第二膜1320返回。图13B从另一角度示出了膜1310和1320的示例。如所示的，第一膜1310能够具有围绕孔口1311的环重物1312。膜1320还能够具有盘重物形式的不具有任何孔口的一个或多个重物1321。

能够使用多个变量来利用两个膜1310和1320的混合膜亥姆霍兹谐振器功能的性能。例如，膜1310和1320的材料、膜1310和1320的厚度、膜1310和1320的张力、膜1310与1320之间的距离、重物1312和1321的大小和形状、限定亥姆霍兹谐振器的颈长度的重物1312的厚度、布置在膜1310与1320之间的任何材料以及任何其它数目的因素(单独地和/或组合地)能够都对于两个膜1310和1320的混合膜型亥姆霍兹谐振器功能的性能具有影响。

图13C示出了来自各种两膜混合谐振器设计的测试数据的曲线图。通过改变每个膜上的加重质量体，每个膜的反谐振被调节为实施宽带传输损失同时在目标频率具有高吸收。长划线指示具有两个盘重物和一个环重物的设计。在该情况下，传输损失曲线示出了两个峰并且强耗散系数被示出为处于1500Hz。然而，在同一频率，传输损失曲线示出了由于亥姆霍兹谐振导致的相对较低的传输损失。细划线指示具有1.5盘重物和一个环重物的设计。在该情况下，第一传输损失峰移动到更高频率而没有改变1500Hz附近的吸收峰。划线-点-点-划线指示具有1.5盘重物和两个环重物的设计。两个环重物具有增加孔口进入亥姆霍兹谐振器的颈尺寸的效果。在该情况下，在更低的频率存在强的吸收峰。在该频率，传输损失曲线示出了更高级别的传输损失(30dB以上)。通过调整测试设备1300中的参数，混合谐振器能够被调节为在大的频带上产生想要的传输损失并且在中等的目标频带上产生想要的吸收。能够例如通过调整重物的质量、重量的大小、使用具有不同密度的材料等等来进一步调整参数，能够产生很多不同的行为以匹配特定应用的传输损失和吸收要求。此外，在腔室中添加诸如声学泡沫/纤维的吸收剂材料能够有效地改进混合膜亥姆霍兹谐振器的传输损失和吸收。

存在用于建造膜型谐振器的若干材料选项。如果使用透明膜，则谐振器能够是透明的。在具有热生成组件的壳体中，膜的热传导可以是想要的，以增加热耗散。例如，在诸如商业飞行器机舱或直升机机身的应用中要求热隔离，膜能够被涂敷有热反射层以反射回热能量。还能够在膜之间集成热隔离纤维以同时提供声学和热隔离。

图14A-图14F示出了用于膜型混合亥姆霍兹谐振器的可能的构造的各种示例。图14A示出了具有保持在支撑结构的第一壁1403与支撑结构的第二壁1404之间的第一膜1401和第二膜1402的混合谐振器设计。第一膜1401包括孔口1405和第一重物1406。第一重物1406能够采取环的形状以限定用于亥姆霍兹腔的颈。第二膜1402能够包括第二重物1407。能够通过修改形成在两个膜1401和1402与壁1403和1404之间的空气腔、由第一重物1406的厚度限定的孔口1405的颈长度和孔口1405的大小中的在一个或多个来改变混合谐振器的吸收频率。能够通过修改两个膜1401和1402的张力、两个膜1401和1402的材料性质、两个膜1401和1402的大小、两个膜1401和1402上的加强图案、添加的两个膜上的粘弹性材料或记忆合金的形状、两个膜1401和1402的厚度、两个膜1401和1402的材料、重物1406和1407的质量、重物1406和1407的大小以及重物1406和1407的位置来改变混合谐振器的吸收性能。孔口1405的形状不必为圆形，并且能够为任何其它形状，例如三角形、方形、矩形等等。还可以的是，贯穿其深度来对孔口1405进行成形能够提供对于吸收性质的额外的控制。

图14B示出了具有保持在支撑结构的第一壁1413与支撑结构的第二壁1414之间的第一膜1411和第二膜1412的混合谐振器设计。第一膜1411包括孔口1415和第一重物1416。第一重物1416能够采取环的形状以限定用于亥姆霍兹腔的颈。第二膜1412能够包括第二重物1417。与图14A中描述的示例不同的是，图14B中描述的示例还包括吸收器1418。吸收器1418能够是多孔或纤维的，例如开放单元泡沫或玻璃纤维材料。能够使用特定吸收剂材料来优化亥姆霍兹腔的带宽的吸收量级。吸收器1418还能够影响通过亥姆霍兹腔的声波的流动并且能够通过选择某些吸收剂材料来优化吸收器1418的流阻。为了防止吸收器1418与膜1411和1412之间的接触，能够在吸收器1418与各膜1411和1412之间保持空气间隙。空气间隙能够被使得最小，例如，大约1mm至大约2mm范围内的空气间隙，以允许使得膜1411与1412之间的吸收器1418的大小最大。

图14C示出了具有保持在支撑结构的第一壁1423与支撑结构的第二壁1424之间的第一膜1421和实施为背壁1422的背层的混合谐振器设计。第一膜1421包括孔口1425和重物1426。重物1426能够采取环的形状以限定用于亥姆霍兹腔的颈。背壁1422能够是薄板。背壁1422可以提供其它功能，例如，结构或热负载保护并且能够是系统的一部分，例如装置的保护板和壳体。虽然这样的背壁1422不能够提供膜型声学反射，但是通过膜1421和背壁1422形成亥姆霍兹腔。可以要求最小硬度以保持亥姆霍兹腔的足够的硬度。

图14D示出了具有保持在支撑结构的第一壁1433与支撑结构的第二壁1434之间的第一膜1431和第二膜1432的混合谐振器设计。第一膜1431包括孔口1435和第一重物1436。第一重物1436能够采取环的形状以限定用于亥姆霍兹腔的颈。第二膜1432能够包括第二重物1437。与图14A中描述的示例不同的是，图14D中描述的示例还包括隔膜层1438，其能够增加能量吸收。隔膜层1438能够根据应用的要求而具有规定的流阻或声阻。单元的深度方向上的隔膜层1438的位置能够用于在单个封闭的亥姆霍兹腔内产生多腔效应。这样的多腔效应可以用于扩展谐振器的吸收。

图14E示出了具有保持在支撑结构的第一壁1443与支撑结构的第二壁1444之间的第一膜1441和第二膜1442的混合谐振器设计。第一膜1441包括孔口1445和第一重物1446。第一重物1446能够采取环的形状以限定用于亥姆霍兹腔的颈。第二膜1442能够包括第二重物1447。与图14A中描述的示例不同的是，在图14E中描述的示例中，第一膜1441能够包括多个孔眼1448和1449。多孔眼设计能够由于第一膜1441上的孔眼周围的空气质量的变化而影响亥姆霍兹腔的吸收频率和吸收性能。通过改变孔口1445和孔眼1448和1449的纵横比同时控制第一重物1446的质量和面积比，能够产生不同的吸收和反射峰。孔眼的尺寸和颈长度能够相同以增加针对单个频率吸收的吸收或者不同以覆盖不同应用的更宽的频率范围。在所添加的颈长度和/或孔口尺寸的定义是想要的而没有添加大的重量的情况下，可以使用轻量管来限定孔口的尺寸和/或增加孔口的颈长度而没有增加大的重量。在其它示例中，重物能够具有锥形形状，例如，在锥形环的情况下。锥形环能够在环的远离膜的一侧具有较大的内径并且在环的靠近膜的一侧具有较小的内径。锥形形状能够对于利用亥姆霍兹腔的亥姆霍兹吸收具有影响。

图14F示出了具有保持在支撑结构的第一壁1453与支撑结构的第二壁1454之间的第一膜1451和第二膜1452的混合谐振器设计。第一膜1451包括孔口1455和第一重物1456。第一重物1456能够采取环的形状以限定用于亥姆霍兹腔的颈。第二膜1452能够包括第二重物1457。与图14A中描述的示例不同的是，在图14F中所示的示例中，第一膜1451能够包括多个孔眼1458和1459。此外，与图14E中所示的示例不同的是，在图14F中所示的示例中，孔口1455和孔眼1458和1459中的每一个具有微穿孔盖。孔口1455和孔眼1458和1459上的微穿孔盖中的孔小于孔口1455和孔眼1458和1459的尺寸。这些微穿孔能够在紧凑空间中提供额外的能量耗散。

这里描述的任何混合谐振器能够用作单个单元或者用在单元的阵列中。例如，在图4中所示的示例中，阵列中的各集成的膜420能够是混合谐振器。在平面阵列构造中，能够覆盖大的面积同时保持由单个混合谐振器实现的性质。一般来说，阵列中集成的膜420中的每一个将具有相同的反谐振膜设计。在较大的阵列中，如果甚至一个单元的反射特征以非幻想的方式不同，则阵列将具有“孔”(即，不同的单元)，噪声能够传输通过该孔并且导致隔离性能的显著损失。相反地，由于所有单元不需要是均匀的，使得吸收性质具有更多选项。如果所有单元被构造为在单个频率范围内吸收声音，则将在该频率范围使得吸收最大。如果阵列中的单元被构造为在不同频率范围内吸收声音，则阵列将提供频率吸收的带宽。可以想要的是保持单元体积均匀，通过修改单元体积防止调节。然而，还能够通过改变孔口的长度和面积来修改每个单元的吸收频率。还能够通过并入隔膜层以部分地将单元划分为子体积来修改单元的吸收频率。通过在不同单元中的不同位置放置隔膜层，能够改变单元的谐振腔的体积，因此产生了单元的阵列当中的吸收的范围。

图14G示出了一系列混合谐振器的设计。支撑结构包括限定单元壁的多个结构部件1461。单元能够具有背层1462。背层1462能够包括质量体1463。单元还能够具有前层1464。前层1464能够包括质量体；然而，如图14G中所示，在前层1464上不需要质量体。另外，前层1464能够包括一个或多个孔口，但是孔口也不是必须的。可以有利的是，具有不具有孔口的前层和背层，这是因为具有不具有孔口的前层和背层能够包含从背层1462变宽(loose)的任何质量体1463并且能够减少或消除异物进入单元的风险。前层1464能够被构造为目标频率，从而目标频率处的吸收量级处于预定范围内。前层1464的构造能够基于前层1464的厚度、前层1464中的孔口的直径、在前层1646中的孔口之间隔开的孔和前层1464和背层1462之间的距离中的一个或多个。

图14H示出了一系列混合谐振器的设计。支撑结构包括限定单元壁的多个外部结构部件1471和内部结构部件1472。如图14H中所示，内部结构部件1472可以没有延伸得与外部结构部件1471一样远(即，延伸到图14H中的左侧)。单元能够具有背层1473。背层1473能够包括质量体1474。单元还能够具有连接到外部结构部件1471的前层1475。虽然内部结构部件1472没有向前足够地延伸以接触前层1475，但是前层1475仍然能够对于混合谐振器的性能提供足够的噪声吸收。前层1475能够前层1475能够被构造为目标频率，从而目标频率处的吸收量级处于预定范围内。前层1475的构造能够基于前层1475的厚度、前层1475中的孔口的直径、在前层1675中的孔口之间隔开的孔和前层1475和背层1473之间的距离中的一个或多个。

图15示出了划分为具有子网格结构的网格的支撑结构1500的示例，这增加了网格谐振频率。支撑结构1500包括多个竖直结构部件1501和多个水平结构部件1502。水平结构部件1502的子集已经被替换为加强件1503和1504。加强件1503和1504能够具有比水平结构部件1502更大的抗弯刚度以将支撑结构1500的模置于预定频率范围内。加强件1503和1504能够分别具有固定的支撑端1505和1506。虽然图15中所示的描述示出了替代水平结构部件1502的子集使用的加强件1503和1504，但是也能够使用其它加强件来替代竖直结构部件1501的子集。

图16A和图16B示出了由热塑形成的复合网格形成的支撑结构1600的示例。图16A示出了支撑结构1600的顶视图，该支撑结构1600包括外部竖直支撑部件1601和1602和内部竖直支撑部件1603、1604、1605和1606。支撑结构1600还包括外部和内部水平支撑部件。内部水平支撑部件1607、1608、1609、1610和1611的一部分也被标记。水平和竖直支撑部件能够由热塑形成的复合材料制成。图16B示出了支撑结构1600的截面图，其包括外部竖直支撑部件1601和1602以及内部竖直支撑部件1603、1604、1605和1606的截面图以及一个内部水平支撑部件1607、1608、1609、1610和1611的一部分的前视图。虽然已经按照热塑形成的组件描述了示例，但是可以使用其它材料，例如，热固和复合树脂材料。

图16C和图16D示出了热塑形成的复合网格的膜的夹持布置1620和1630的两个示例。在图16C中所示的布置1620中，上网格1621位于下网格1622之上并且膜1623位于上网格1621之上。还示出了上和下网格1621和1622的被切除的部分1624。切除的部分1624能够被切除，以形成支撑结构的单元。在图16D中所示的布置1630中，上网格1631位于下网格1632之上，并且膜1633位于上网格1631与下网格1632之间。还示出了上网格1631与下网格1632的切除部分1634。切除部分1634能够被切除以形成支撑结构的单元。

除非另有所述或在使用的上下文具有其它理解，否则这里使用的条件性语言(例如，“能够”、“可以”、“例如”等等)通常意在表示某些示例包括(但其它示例不包括)某些特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件性语言通常不意在表示这样的特征、元件和/或步骤对于一个或多个示例来说在任何方面是必要的或者一个或多个示例需要包括用于决定(具有或不具有作者输入或提示)是否包括这些特征、元件和/或步骤或者是否在任何特定示例中执行这些特征、元件和/或步骤的逻辑。表述“包括”、“具有”等等是同义词并且以包括并且开放式的方式使用，并且不排除额外的元件、特征、动作、操作等等。而且，表述“或者”以包括的含义来使用(并且没有以排除的方式使用)，从而在使用时(例如连接元件的列表)，表述“或者”表示该列表中的元素中的一个、一些或全部。

一般来说，上述特征和处理可以彼此独立地使用，或者可以以不同方式组合。所有可能的组合和子组合都意在落入本公开的范围内。另外，在某些实施方案中可以省略某些方法或处理块。这里描述的方法和处理也不限于任何特定的顺序，并且与其相关的块或状态能够以适合的其它顺序来执行。例如，所描述的块或状态可以以除了具体公开的顺序之外的顺序来执行，或者多个块或状态可以组合在单个块或状态中。示例块或状态可以串行地、并行地或以某种其它方式来执行。块或状态可以添加到所公开的示例或者从其移除。这里描述的示例系统和组件的构造可以不同于所描述的构造。例如，元件可以添加到所公开的示例、从其移除，或者进行重新布置。

虽然已经了某些示例或示出性示例，但是这些示例仅用于示例目的而示出，并且不意在限制这里公开的本发明的范围。事实上，这里描述的新颖的方法和系统可以以各种其它形式来实施。所附权利要求及其等价物意在覆盖这样的形式或变形，其将落入这里公开的本发明的精神和范围内。

此外，本公开包括根据下述条款的实施方式：

条款1.一种具有声学吸收和反射能力的混合谐振器，所述混合谐振器包括：

刚性结构，所述刚性结构限定单元；

前层，所述前层附接到所述刚性结构；以及

背层，所述背层附接到所述刚性结构并且处于所述单元中；

其中，所述前层被构造为在预定频率范围内反射声波；

其中，所述刚性结构、所述前层和所述背层限定亥姆霍兹腔，并且其中，所述亥姆霍兹腔被构造为在所述预定频率范围内的频率处吸收声学能量。

条款2.根据条款1所述的混合谐振器，其中，所述前层被构造为在反谐振频率反射声波。

条款3.根据条款1或2所述的混合谐振器，其中，所述前层包括多个孔口。

条款4.根据条款1至3中的任一项所述的混合谐振器，其中，所述前层包括具有多个孔眼的至少一个孔口，其中，所述多个孔眼中的每一个的尺寸小于所述至少一个孔口的尺寸。

条款5.根据条款1至4中的任一项所述的混合谐振器，其中，所述前层和所述背层中的至少一个是膜。

条款6.根据条款1至5中的任一项所述的混合谐振器，其中，所述背层包括重物，并且被构造为在所述预定频率范围内反射声波。

条款7.根据条款1至6中的任一项所述的混合谐振器，其中，所述背层包括结构片和板中的一个或多个。

条款8.根据条款1至7中的任一项所述的混合谐振器，其中，所述前层包括重物。

条款9.根据条款8所述的混合谐振器，其中，所述重物在所述前层上围绕孔口，并且限定所述孔口的颈长度。

条款10.根据条款9所述的混合谐振器，其中，所述重物包括环，并且其中，所述孔口具有圆的形状。

条款11.根据条款8至10中的任一项所述的混合谐振器，其中，孔口具有由三角形、正方形和矩形组成的组中的一个的形状。

条款12.根据条款8至11中的任一项所述的混合谐振器，其中，所述重物的厚度具有锥形形状。

条款13.根据条款1至12中的任一项所述的混合谐振器，所述混合谐振器进一步包括位于所述膜与所述背片之间的吸收材料。

条款14.根据条款13所述的混合谐振器，其中，所述吸收材料包括多孔材料。

条款15.根据条款13或14所述的混合谐振器，其中，所述吸收材料被布置为使得在所述膜与所述吸收材料之间存在空气间隙。

条款16.根据条款13或15所述的混合谐振器，其中，所述吸收材料包括至少一个隔膜层。

条款17.根据条款1至16中的任一项所述的混合谐振器，其中，所述前层包括至少一个孔口以及至少一个管，所述至少一个管限定所述孔口的大小和颈长度。

条款18.一种混合谐振器的阵列，所述阵列包括：

刚性结构，所述刚性结构限定单元的阵列；

多个混合谐振器，所述多个混合谐振器中的每一个位于所述单元的阵列中的一个单元中，其中，所述多个混合谐振器中的每一个包括：

膜，所述膜附接到所述刚性结构，所述膜包括至少一个孔口，其中，所述膜被构造为在预定频率范围内反射声波，以及

背片，所述背片附接到所述刚性结构并且处于所述单元中；

其中，所述刚性结构、所述膜和所述背片限定亥姆霍兹腔。

条款19.根据条款18所述的混合谐振器的阵列，其中，所述多个混合谐振器中的混合谐振器被构造为在预定频率范围内反射声波。

条款20.根据条款19所述的混合谐振器的阵列，其中，所述多个混合谐振器中的混合谐振器被构造为在所述预定频率范围内的不同频率处吸收声学能量。

条款21.根据条款20所述的混合谐振器的阵列，其中，所述多个混合谐振器中的混合谐振器的所述亥姆霍兹腔具有基本上类似的大小，并且其中，所述多个混合谐振器中的混合谐振器被构造为基于所述膜上的所述至少一个孔口的位置、所述膜上的所述至少一个孔口中的孔口的不同尺寸、所述膜上的所述至少一个孔口的大小、所述膜上的所述至少一个孔口的颈长度、所述膜上的添加的重物以及被布置在所述多个混合谐振器中的混合谐振器的所述亥姆霍兹腔内的不同位置处的吸收材料在不同频率处吸收声学能量。

条款22.一种用于阻挡声波能量的结构，所述结构包括：

支撑结构，所述支撑结构限定多个单元；以及

至少一个谐振膜，所述至少一个谐振膜覆盖所述多个单元中的一个，其中，所述至少一个谐振膜包括至少一个重物，并且其中，所述至少一个谐振膜具有反谐振频率；

其中，所述支撑结构具有超过所述至少一个谐振膜的所述反谐振频率的主奇谐振频率。

条款23.根据条款22所述的结构，其中，所述支撑结构包括纤维复合材料。

条款24.根据条款22或23所述的结构，其中，所述支撑结构具有多个水平结构部件和多个竖直结构部件。

条款25.根据条款24所述的结构，其中，所述多个水平结构部件包括两个外部水平结构部件和至少一个内部水平结构部件，并且其中，所述多个竖直结构部件包括两个外部竖直结构部件和至少一个内部竖直结构部件。

条款26.根据条款25所述的结构，其中，所述两个外部水平结构部件的厚度是所述至少一个内部水平结构部件的厚度的至少两倍，并且其中，所述两个外部竖直结构部件的厚度是所述至少一个内部竖直结构部件的厚度的至少两倍。

条款27.根据条款25或26所述的结构，其中，所述至少一个内部竖直结构部件中的第一个的高度大于所述至少一个内部竖直结构部件中的第二个的高度，并且其中，所述至少一个内部水平结构部件中的第一个的高度大于所述至少一个内部水平结构部件中的第二个的高度。

条款28.根据条款25至27中的任一项所述的结构，其中，所述至少一个内部水平结构部件包括至少一个缝隙，并且其中，所述至少一个缝隙位于所述至少一个内部水平结构部件的中心部分附近。

条款29.根据条款25至28中的任一项所述的结构，其中，所述至少一个内部竖直结构部件包括至少一个缝隙，并且其中，所述至少一个缝隙位于所述至少一个内部竖直结构部件的中心部分的附近。

条款30.根据条款22至29中的任一项所述的结构，其中，使用高硬度聚合物粘合剂来组装所述支撑结构。

条款31.根据条款22至29中的任一项所述的结构，其中，所述支撑结构包括金属合金。

条款32.根据条款22至31中的任一项所述的结构，其中，所述主奇频率超过所述至少一个谐振膜的所述反谐振频率。

条款33.根据条款22至32中的任一项所述的结构，其中，所述支撑结构包括在所述支撑结构的奇谐振模的移位峰附近附接到所述支撑结构的重物。

条款34.根据条款22至33中的任一项所述的结构，其中，所述支撑结构的一个结构部件的至少一部分被移除。

条款35.一种用于阻挡声波能量的结构，所述结构包括：

支撑结构，所述支撑结构限定多个单元；

重物，所述重物在所述支撑结构的奇谐振模的移位峰附近附接到所述支撑结构；以及

至少一个谐振膜，所述至少一个谐振膜覆盖所述多个单元中的一个，其中，所述至少一个谐振膜包括至少一个重物，并且其中，所述至少一个谐振膜具有反谐振频率；

其中，具有重物的所述支撑结构具有谐振频率，该谐振频率具有包括所述至少一个谐振膜的所述反谐振频率的频带间隙。

条款36.根据条款35所述的结构，其中，对附接到所述支撑结构的所述重物以及所述至少一个谐振膜的所述至少一个重物进行选择，使得所述支撑结构的奇谐振模和所述至少一个谐振膜的奇谐振模处于预定频率范围内。

条款37.根据条款35或36所述的结构，其中，所述支撑结构包括复合材料层叠。

条款38.根据权利要求37所述的结构，其中，所述复合材料叠层包括碳纤维复合物。

条款39.根据条款35至38中的任一项所述的结构，其中，所述重物在所述重物没有从所述支撑结构的边缘突出的位置附接到所述支撑结构。

条款40.根据条款35至39中的任一项所述的结构，其中，所述支撑结构包括多个热塑形成的复合网格，并且其中，所述热塑形成的复合网格被附接在一起并且具有至少一个膜。

条款41.根据条款35至39中的任一项所述的结构，其中，所述支撑结构包括多个弯曲金属合金条，并且其中，所述多个弯曲金属合金条中的弯曲金属合金条彼此结合。

条款42.根据条款35至41中的任一项所述的结构，其中，所述至少一个谐振膜包括聚合物材料，并且其中，所述至少一个谐振膜具有大约0.001英寸至0.005英寸的范围内的厚度。

条款43.根据条款35至42中的任一项所述的结构，其中，所述支撑结构限定所述支撑结构的面，并且其中，所述支撑结构的面是非平面的。

条款44.根据条款35至43中的任一项所述的结构，其中，所述至少一个谐振膜在非平面位置附接到所述支撑结构。

Claims (15)

1.一种具有声学吸收和反射能力的混合谐振器(1100)，所述混合谐振器包括：

刚性支撑结构，所述刚性结构限定单元；

前层(1110)，所述前层附接到所述刚性支撑结构；以及

背层(1120)，所述背层附接到所述刚性支撑结构并且处于所述单元中；

其中，所述前层被构造为在预定频率范围内反射声波(1140)；

其中，所述刚性支撑结构、所述前层和所述背层限定亥姆霍兹腔，并且其中，所述亥姆霍兹腔被构造为在所述预定频率范围内的频率处吸收声学能量。

2.根据权利要求1所述的混合谐振器(1100)，其中，所述前层(1110)被构造为在反谐振频率反射声学波。

3.根据权利要求1或2所述的混合谐振器(1100)，其中，所述前层(1110)包括多个孔口。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的混合谐振器(1100)，其中，所述前层(1441，1451)包括至少一个孔口(1445，1455)和多个孔眼(1448，1449，1458，1459)，其中，所述多个孔眼中的每一个的尺寸小于所述至少一个孔口的尺寸。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的混合谐振器(1100)，其中，所述前层(1110)和所述背层(1120)中的至少一个是膜。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的混合谐振器(1100)，其中，所述背层(1120，1402)包括重物(1121，1407)，并且被构造为在所述预定频率范围内反射声波。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的混合谐振器(1100)，其中，所述背层(1422)包括结构片和板中的一个或多个。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的混合谐振器(1100)，其中，所述前层(1110，1401)包括重物(1112，1406)。

9.根据权利要求8所述的混合谐振器(1100)，其中，所述重物(1406)在所述前层(1401)上围绕孔口(1405)，并且限定所述孔口的颈长度。

10.根据权利要求8或9所述的混合谐振器(1100)，其中，所述重物(1446)的厚度具有锥形形状。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的混合谐振器(1100)，所述混合谐振器进一步包括位于所述前层(1110)与所述背层(1120)之间的吸收件(1130，1418)。

12.根据权利要求11所述的混合谐振器(1100)，其中，所述吸收件(1130)包括多孔材料。

13.根据权利要求11或12所述的混合谐振器(1100)，其中，所述吸收件(1130，1418)被布置为使得在所述前层(1110，1411)和所述背层(1120，1412)中的每一个与所述吸收件之间存在空气间隙。

14.根据权利要求11或13所述的混合谐振器(1100)，其中，所述吸收件(1130)包括至少一个隔膜层(1438)。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的混合谐振器(1100)，其中，所述前层(1441)包括至少一个孔口(1445)以及至少一个管，所述至少一个管限定所述孔口的大小和颈长度。