CN105556591B

CN105556591B - 薄膜型声学超材料的主动控制

Info

Publication number: CN105556591B
Application number: CN201480050817.8A
Authority: CN
Inventors: 杨志宇; 沈平; 杨旻; 邓雪涛; 马冠聪; 肖松文
Original assignee: Hong Kong University of Science and Technology HKUST
Current assignee: Hong Kong University of Science and Technology HKUST
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: WO2015039622A1; US9659557B2; CN105556591A; US20160293154A1; HK1219342A1

Abstract

使用声音衰减面板来进行声音衰减，该声音衰减面板利用电磁或静电响应组件来修改共振。该声音衰减面板具有透声平面硬框架，所述硬框架被划分为用于衰减声音的多个独立单元。在一个配置中，每个单元具有固定到薄膜上的质量块。每个所述独立单元的平面几何形状、薄膜的柔性和质量块确立了用于声音衰减的基础共振频率。电磁或静电响应组件配置成修改各单元的共振频率。

Description

薄膜型声学超材料的主动控制

技术领域

本公开涉及新颖的声音衰减结构，其中以局域共振声学超材料(LRSM)充当薄膜型声学超材料(MAM)。该MAM作为声音衰减面板能够针对一个或多个特定频段提供屏蔽或音障。更具体地，本公开涉及通过电磁、静电或其它工具对这种面板进行的主动控制或调整。

背景技术

美国专利7,395,898中描述了声音衰减面板，该专利公开了被划分为多个独立单元的硬框、一片柔性材料、和多个质量块。每个质量块被固定到该片柔性材料上以便为每个单元提供各自的质量块，并且可通过适当选择质量块的质量来对衰减的声音的频率进行控制。该柔性材料可以是任何适合的柔软的材料，例如高弹性材料(如橡胶)，或者其它柔软的材料(如尼龙)。该柔性材料理想地是不透气的并且没有任何齿孔或洞，否则会显著降低声音衰减效果。硬框可由诸如铝或塑料的材料制作。硬框的功能是用于支撑，因此硬框的材料选择不是关键性的，只要它足够硬并且最好是轻便的即可。

在上述配置中，单个面板可能只对相对较窄的频带进行衰减。可将多个面板叠加到一起形成组合结构，使得每个面板具有不同的质量块，从而使产生的面板对不同的频率范围进行衰减，以提升衰减频带宽度。

期望的是能够对各个独立单元进行调整，以对各个独立单元所衰减的频率范围进行调整，进而可以对面板的工作频率范围进行调整。

发明内容

透声的平面硬框架和固定到硬框架上的一片柔性材料，被划分为多个用于衰减声音的独立单元。每个单元具有固定到薄膜上的质量块。每个所述独立单元的平面几何形状、所述柔性材料的柔性和各质量块确立了用于所述声音衰减的基础共振频率(baseresonant frequency)。一个或多个单元(cell)具有被配置成修改该单元的共振频率的电磁或静电响应组件(unit)。

附图说明

图1是包含示意性的电极对的用于对声音衰减结构的工作频率进行电场调谐的结构组件的示意图。

图2是使用由线圈中的电流生成磁场的结构组件的示意图。

图3是外部力场中的简化薄膜质量片系统的示意图。

图4A和图4B是展示电极位置的效应的示意图。图4A是展示用于产生电场的一对电极的图。图4B示出沿着垂直于薄膜平面的方向且在薄膜质量片结构的中轴线上的电场分布曲线。

图5是带修饰的薄膜共振器(DMR)的示意图。

图6A和6B是展示了根据图5构建的样本的声学响应的曲线图。图6A展示的是不同的直流电压施加到样本上时样本的透射谱。实线表示幅度(左轴)，虚线代表相位谱(右轴)。图6B展示了相移(左轴，正斜率)以及共振频率的变化(右轴，负斜率)。

图7是展示直流电压控制的声学开关的效果的曲线图，其具有两个DMR。

图8是展示与未施加电压时的透射量相比在共振频率处的样本的隔音量(STL)的曲线图。下方的曲线是透射量与交流电压(标准化为最优电压)的幅度的关系。

图9A-图9C是展示了如下配置的示意图，其中薄膜具有两个电极，它们分别位于薄膜的相对侧上。图9A描述了薄膜上镀有电极层，而薄膜前方有一网状结构电极的设计。图9B展示了安装好的该装置。图9C是装置的前视图，其展示了同心环状电极。

图10A-图10C是展示两个单元组合成的组件的示意图。图10A展示了两个单元组合成的组件的截面侧视图，其用于主动声波消除。

图10B展示了图10A中使用的控制器的细节。图10C展示了两个单元组合成的组件，其具有用于空气流动的基本中空的通道。

具体实施方式

概述

图1是包含用于对声音衰减结构的工作频率进行电场调谐的示意性的电极对的结构组件的示意图。图2是利用由线圈中的电流生成的磁场来调谐工作频率的组件结构的俯视图。

图1和图2的声音衰减结构包括提供换能器功能的电磁或静电响应组件。该电磁或静电响应组件能够修改该结构组件的共振响应。此外，作为换能器，该电磁或静电响应组件能够感测声振动或声波并提供关于声振动或声波的信息用于检测外部声源的存在，并提供反馈信息用于调整声音衰减结构的共振频率。

利用增添的特别设计的电极或导电线圈，可通过电极(图1)上的电压或线圈(图2)中的电流对声音衰减结构的工作频率进行调谐。可将金属网格用作电极从而使它们尽可能地对声波通透。

图1和2中展示的电极是示意性的，它们只是用于阐述性的目的。为了获得理想的电场分布，电极的实际形状可以是与它们完全不同的。下面是两个非限制性的实例，一个实例实施电场调控，另一个实例实施磁场调控。

通过采用镀有金属的中心小质量片和对声波通透的渔网电极，本公开展示出可以通过施加外部电压而轻易地对薄膜型声学超材料(MAM)进行调谐的功能。利用静电场，可将MAM的本征频率调谐超过70Hz。因此，当声波频率落在可调谐范围内时，可对反射或透射波的相位进行调谐。通过使用相位匹配的交流电压可对MAM的振动进行显著地抑制或增强。此外，已经证明，这种相位调制和可控制声学转换的开关比达到21.3dB。

声学超材料的发展极大地提高了对声波调控操纵的设计能力。声学超材料的罕见的构成有效参数(通常不存在于自然材料中)导致了众多新颖的现象，诸如声学隐身、声波聚焦以及超衍射极限成像、非对称透射和超级吸收。时至今日，大多数超材料均是被动型的，一旦制成就不容易调整。因此，这类材料无法适应可能随时间不断变化的现实情况。一个可行的解决这些问题的方式是结合主动型的设计。根据本公开，可以通过外部电压来控制薄膜型声学超材料(MAM)的声学性质，从而实现许多功能，例如相位调制和声波转换。

包含带修饰的薄膜共振器(DMR)的结构在之前已经有相当的研究。已经知道，DMR的低频传播和反射特性主要是由它的两个频率最低的本征模式决定的。透射峰位于这些共振频率上，全反射发生在位于两个共振频率之间的反共振频率上。本公开采用了第一本征模式的分析来证明主动可控功能。

现有的MAM中的声音衰减结构的基本结构包括二维阵列的结构组件，每个组件或单元有硬质边界、固定在边界上的弹性薄膜、以及附在薄膜中心的质量块。每个单元具有固有共振频率，可通过电磁或静电响应组件或电磁换能器对固有共振频率进行修改。

在一个配置中，MAM提供的声音衰减面板包括基本上透声的平面型硬框架，其被划分为多个独立单元，一般被设置成多个二维单元。每个单元包括固定在单元框架上的一片弹性材料，以及附在该弹性材料片上的一个质量片。该柔性材料可以是不透气的，例如橡胶或塑料片材，也可以是透气的，例如运动服中使用的针织材料。该柔性材料也可以制作成多层的。一对电极被放置在质量片附近，其中一个电极位于质量片上面，另一个电极位于质量片下面。质量片的材料类型是电介质或金属的。可以将多个面板叠加在一起。

可以对每个单元提供一个质量片。在这种一个电极位于质量片上面、一个电极位于质量片下面的配置中，声音衰减结构的共振频率是由每个独立单元的平面几何形状、柔性材料和质量片的柔性以及电极间的电位差确定的。

在一个替代性配置中，同一薄膜的前侧和后侧都提供了导电电极。在一个具体的非限制性实例中，薄膜的一侧涂有非常薄的导电薄层，例如金薄层。同一薄膜的与该导电薄层相对的一侧具有与薄膜相接触的网状栅。随后通过薄膜的厚度确定前侧电极和后侧电极之间的距离，并且可精确地保持前侧和后侧电极之间的距离。金属网电极可以采用若干同心圆环结构。

在另一个配置中，质量片是由永磁材料制成的，导电线圈位于结构组件的边界上。

在另一个配置中，为每个单元提供一个质量片，并在边界上固定一个线圈。声音衰减结构的共振频率是由每个独立单元的平面几何形状、柔性材料和质量片的柔性、以及通过线圈的电流确定的。

为了修改整个MAM面板的共振响应，面板上至少多个单元需具有能够修改该单元的共振频率的电磁或静电响应组件。

该配置允许主动声波操控，包括与入射声波的相位和幅度紧密相关的声波的检测、处理和发射。

工作原理

图3是外力场中的简化的薄膜质量片系统的示意图，其展示了此外力场提供了薄膜之外的额外回复力。假定每个结构组件中的中心质量块受到沿着与2维薄膜垂直的Z轴方向的不均匀的场力F(z)。因此，来自薄膜的回复力接近为一个理想的弹簧。这种力场可以通过由保持在不同电位的一对非平面电极生成的不均匀的电场实现，而中心质量块由电介质或金属物质制成，或者，这种力场通过由电流线圈生成的不均匀的磁场实现，而中心质量块由永磁物质制成。对于薄膜平面上的小位移(z＝0时位移为零)，可以将薄膜视为一个力常数为k的理想弹簧。在z₀，场力与薄膜力平衡，即：

z₀＝F(z₀)/k (1)

对于相对于平衡位置的较小位移，净力为：

因此，有效力常数为：

薄膜质量块结构的第一本征模式频率近似为：

其中m为质量块的质量。

实例1电场

图4A和图4B是展示电极位置的效应的示意图。图4A是展示用于产生电场的一对电极的图。图4B是示出了当电极之间的电压差是1.0伏特时沿着垂直于薄膜平面的方向且在薄膜质量片结构的中轴线上的电场的曲线图。

盘状的中心质量块被电场极化从而形成电偶极子p＝A·E(z)，其中A是一个常数，它由盘状质量块的尺寸和材料性质决定。作用在电偶极子上的力为:

因此，电场力为：

代入等式3中，可得：

等式7中的第一项始终为正，因此它会降低本征频率。第二项可以是正或负，因此它会提高或降低本征频率。图4A展示了具有圆柱对称性的一个特定电极对的横截面。上方的环状电极被固定在框架上，而下方的电极具有空碗形状，并由从框架延伸出的几个细棒支撑。两电极的厚度均可忽略不计。图4B中展示的是通过数值模拟得到的电极间的电位差为1.0V、D＝3.0mm、W＝4.0mm时的电场。将薄膜/质量块放置在不同的z位置，可实现不同的场调谐效果。这里选择两个位置作为实例，一个位于锥形电场的侧壁上(标记为位置

441)，此处

很大，但是

接近0，因为此处的电场近似于与位置z成线性关系。另一个位于锥形电场的底部(标记为位置442)，此处

不等于0，但是

为0。

对于本征频率在100Hz、质量块质量为m＝1.0g，薄膜的力常数为：

k＝m(2πf)²≈4N/m. (8)

对于盘状质量块，电场强度为1.0V/m时其电偶极矩大约为1.5×10^-8A·s·m。

当质量块被放在位置1时(此处的场近似于与位置成线性关系)，则

因此等式7中只有第一项起作用：

电场提供的有效力常数较小，但和薄膜提供的有效力常数在同一量级，因此工作电压需要设定在大概为1伏特。电场力的变化和薄膜是相反的，因此电场会使总有效力常数减小。因此施加的场会使本征频率降低。

在位置2，

因此没有初始电场力。等式7中的第二项提供了有效力常数：

因为电场力与电压的平方成比例，因此对电极施加7伏特的电压将会产生k₂＝-1.6N/m，因此工作电压可以被设定在7V左右。电场力的变化与薄膜回复力相反，因此电场将使得有效力常数降低。

实例2线圈产生的磁场

在这个例子中，中心质量片是一个永磁铁并且具有偶极矩M,线圈产生的磁场为：

其中α是线圈的半径，I是线圈内的电流。

磁场力为

其中z＝0时磁场力为0，即，当薄膜被放置在线圈平面中时：

取α＝1cm，I＝1.0A，代表性的质量为1.0g的盘形磁体，M＝0.02A·m²，因此：

k_M≈-0.6N/m， (11)

其值也在适当的本征频率调谐范围内。

实例3渔网状刚性网格

图5是带修饰的薄膜共振器(DMR)的示意图。该DMR包括一个圆形橡胶薄膜，其半径为R＝27mm，厚度t＝0.15mm。其边界被固定到实心圆环上，并且向薄膜施加预张力。一个半径r＝15mm、质量m＝400mg的塑料圆盘被固定到薄膜中心。该圆盘的表面被溅镀了一层大约20nm的薄金层。图5中展示的渔网状刚性网格被涂有金薄层并被放置在薄膜上面。网格的大范围镂空区域使其对穿过的声波的散射最小化。

首先对薄膜上的渔网电极和中心盘状质量块上的DC电压U的效果进行分析。薄膜上的渔网电极和中心盘状质量块充当了平行板电容器的两个电极。当被入射声波激发时，薄膜的振动引起了电极间的距离的微小谐波变化。假定网格不变形，施加在盘状电极上的电场力为：

其中S是盘状电极的有效面积，

ε≈1代表空气的介电常数，

U是外加电压的幅值，

d是零电压时网格与盘状电极之间的距离。

电场力可以被明确地划分为两个部分：一个恒定的吸引力F₀，以及另外一个与盘状电极的位移Δz成线性比例的力，其有效力常数

第一项F₀(<0.1N)只会轻微地改变薄膜的平衡位置，而第二个力是对盘状电极的额外的反回复力。由于中心盘状电极与薄膜一起在第一共振模式上以164Hz振动，因此可以将其描述为一个简单的弹簧-质量模型，其本征频率为：

其中K₀源于薄膜的预张力。

其估算数值为：

K₀≈m(2πf₀)²≈0.419(N/m) (14)

因此可以确定，额外的

会导致本征频率的降低。在另一方面，

与d³成反比。为了使该效应最大化，选择了一个很小的数值d＝0.4mm。在该实例中，

大约为2.0x10^-4U²(N/m)。

图6A和图6B是展示了根据图5构建的样本的声学响应的曲线图。图6A展示的是不同的直流电压施加到样本上时样本的透射谱。实线表示幅度(左轴)，虚线代表相位谱(右轴)。图6B展示了相移(左轴和具有正斜率的线条)。在153Hz上测得的相位移动，对应于图5A中的竖线。图6B中还描绘了具有不同电压的样本的共振频率变化(右轴和具有负斜率的线条)。测量的数值用黑色方块标记，而通过弹簧质量模型预测的共振频率被展示为负斜率曲线。

图6A中所展示的透射谱由改良的阻抗管方法来获得。透射谱显示代表共振的透射峰随着DC电压增大而红移。在图6B中展示了测量到的作为DC电压的函数的本征频率和通过简单的有效力常数预测到的本征频率。二者具有很好的一致性。

DMR的共振传播伴随着180°相变。利用可调谐本征频率，DMR可起到主动相位调节器的作用。如图6A中展示，在图6A中竖线所标识的153Hz位置，透射波的相位可以从U＝0V电压时的-55°连续变成U＝900V时的81°，总相位改变达136°。

利用静电场调谐共振频率的能力我们构建了一个简单的声学开关。图7是展示DC电压控制的声学开关的效果的曲线图，其具有两个DMR。其中具有电极的DMR是单元2，而单元1是被动的。具有一个透射峰的曲线是在0伏时采集的，具有两个透射峰的曲线是在1000伏时采集的。图7的内嵌图中展示了两个DMR。

将两个单元的共振频率设置为初始相同，从而使得只在166Hz上出现一个透射波峰。在单元2中施加电压后，它的共振频率被降低。如前所述，它的传播场在新的共振频率上会有接近180°的相变。因此，在两个单元的电流共振频率之间的频率范围中，通过这两个通道的透射场的位相基本上是相反的，从而导致相消干涉。在156Hz处出现一个透射谷，在此处，来自两个单元的透射强度是几乎相等的。在0电压上的透射比差(transmissioncontrast)为21.3dB(0.7/0.06)。

随后，在两个电极之间施加角频为ω的交流电压。盘状电极上的电场力可以被表达为：

这里，A和ω分别是交流电压的幅度和频率，θ是初始相位。可以注意到，薄膜的面外位移导致了无足轻重的

因为2mm间距远大于之前示例中的电极间距。因此可以将d视为常数。电场力可以被视为两部分：近似恒定的力，以及角频为2ω的简谐力。为了操控声波，频率ω必须满足如下关系式：2ω＝ω_s，其中ω_s是入射平面波的频率。

此外，上述简谐力对交流电压与入射平面波之间的相对相位2θ很敏感。其效应在第一个本征模式上得以体现，其中中心盘状电极与薄膜一致地振动。电场力可提高或抑制盘状电极的振动。通过调节2θ从0到π，可以将谐电场力的作用连续地从增益变为损耗。

图8是展示与未施加电压时的透射量相比在共振频率处的样本的隔音量(STL)的曲线。下方的曲线是透射量与交流电压(标准化为最优电压)的幅度的关系。具有最佳声音操控能力的面板需要具有较高的可调节STL，从而能够增加可调谐STL用于操控声音衰减或吸收的目的。

为了获得较大的隔音量，首先需要确定电压的最优幅度，从而完全地抵消声音压力，并且保持相位状态2θ＝π。为了单独调查幅度与相位状态的关系，首先确定交流电压的幅度和初始相位以满足获得相对于零电压时的52dB的最高的隔音量(STL)的两个条件。随后，对交流电压的幅度进行调谐，同时将相位保持为它的最佳值。参照图8，当交流幅度偏离最佳条件时，STL迅速降低。然后在改变初始相位时保持电压的最佳幅度不变。当初始相位仅仅变化2度时可以观察到大约13dB的STL。该相位敏感特性提供了用于检测微小相变的有前途的方法。例如，0.025度的相移会导致透射量的5％的相对变化，这是易于检测的。

由于在共振频率附近较宽的范围内薄膜的振动轮廓十分相似，因此上述方法也适用于相邻的频率范围。在邻近的±40Hz范围内可实现超过40dB的STL水平。一旦设置了电压的初始相位从而使得电场力与声音压力同相时，也实现了增益效应。

可以看到，在外部施加的电压的帮助下，可以实现薄膜型声学超材料的主动控制。可以使用直流电压来调制它的共振频率和相位，充当相位阵列中的主动相位调节器，对声波进行任意控制。交流电压可以提供额外的振动能量，从而在特定场合和特定频段实现声学开关效果。

间距最小化的电极

为了降低电场配置结构中的操作电压，必须进一步降低两个电极之间的间距，但是，较小的间距是难以保持的。图9A-图9C是展示DMR 901的配置的示意图，其中薄膜具有两个电极，它们分别位于薄膜的相对侧。图9A展示了薄膜911，薄膜911上涂敷有金薄层913。网状栅914位于薄膜911的与金薄层913相对的一侧。图9B展示了安装好的装置，网状栅914位于薄膜911上面。图9C是薄膜911的前视图，其展示了质量片921以及用于连接金薄层913和网状栅914的同心环状电极923、924。环状电极是涂在薄膜上的薄层。网格最初是与薄膜分离的，当装置安装好后网格与薄膜接触。

在图9A-图9C的配置中，不在质量片921上放置电极，而是在薄膜911的一侧涂有金薄层913。金薄层913包含同心环状电极923、924。可以单独地在923与914或者924与914之间施加电压，从而使得薄膜的相应部分固定不动。此时两个电极的间距就是薄膜911的厚度本身，因此间距可以准确地得到保持。

当未在网状栅914与环状电极923、924之间施加电压时，整个薄膜911会振动，这会导致DMR 901依据薄膜911的柔性、薄膜911的面积以及质量片921的重量而进行共振。当在外侧环状电极924与网状栅914之间施加电压时，产生的静电力会把薄膜911的该部分固定到网格914上，从而使其固定不动。DMR 901的有效薄膜尺寸被降低到仅仅延伸到外侧环状电极924的内边缘部分中，于是DMR 901的共振频率显著增加。当在内侧环状电极923与网状栅914之间施加电压时，薄膜911的该部分也会被固定，因此DMR 901的共振频率会进一步增长。通过将薄膜911涂敷一系列的同心环状电极，可通过在各个圆环与网格电极之间施加电压来调整薄膜的有效尺寸，从而在较大的频率范围内控制DMR 901的共振频率。网格914可具有中空开口，其直径等于薄膜923上的较小金属环的内径。

场驱动声源

图10A-图10C是展示两个单元组合成的组件的示意图。图10A展示了两个单元组合成的组件的截面侧视图，其用于主动声波消除。图10B展示了图10A中使用的控制器的细节。图10C展示了具有用于空气流动的基本中空的通道的由两个单元组合成的组件。

当质量片上存在由外部电场产生的初始力时，例如当质量片位于电场中的位置441时(图4B)，该电场可充当促使薄膜发出声波的声源。声波频率与驱动交流电压相同。直流电压将本征频率设置为接近驱动电压频率，从而使得声波发射最有效。可利用计算机控制的多个独立组件来构建这种结构组件的二维阵列，从而形成具有受控相位和幅度的声源阵列。该组件可充当声波探测器，出于同样的原因，它也可以充当声音发射器。如果将两个组件放置在一起作为一个组合单元，其中一个充当入射声的探测器，另一个用于发射具有适当幅度和相位的声波，则可对反射或透射中的出射波进行衰减。还可选择性地在反射或透射中使用组合单元。组合单元侧面可以有空气通道，通过电极的主动调控来抵消通过空气通道的声波，从而构成一个保持空气流通但又能过滤宽频噪声的装置。

图10A展示了二单元组合的组件1001的截面侧视图。来自右侧的入射声波激发第一单元1011，电信号被发送到控制器1013。控制器1013对信号进行适当的相移和放大，从而使得控制器1013的输出所驱动的第二单元1021发射出的声波提供主动降噪(ANR)。ANR消除了透过两个单元1011、1021的声波，从而实现最小透射。这适用于任何形式的声波，即，它们可以是宽带或窄带的。如果发送器发射出更高强度的声波，它甚至可以消除它附近的声波，如图10C中示意性展示的简图。这种组件的2维阵列可形成宽带主动控制噪音音障，并具有大量的用于空气流动的通透区域。

通过使中心主动元件在中空通道中在声波相反的相位上振动，可实现声音衰减，从而消除它们的影响。这使得整个设备起到提供声音衰减的作用，中空通道用于空气流动。

总结

应当理解，对于本领域内的技术人员来说，在如所附权利要求表述的本发明原理和范围内，可对本文描述和阐述的用于对主题的特性进行解释的细节、材料、步骤和部件的配置进行许多额外的改变。

Claims

1.一种声音衰减面板，包括：

实质上透声的平面硬框架，所述硬框架被划分为用于衰减声音的多个独立单元；

柔性材料薄膜，其固定到硬框架上；每个单元具有一个固定到该柔性材料薄膜上的质量块；

每个所述独立单元的平面几何形状、所述柔性材料薄膜的柔性和其上的各个质量块确立了用于所述声音衰减的基础共振频率；以及

至少多个单元具有被配置为修改该单元的共振频率的电磁或静电响应组件；

所述电磁或静电响应组件通过向该单元的柔性材料薄膜上的质量块施加场力来修改该单元的共振频率。

2.如权利要求1所述的声音衰减面板，其中质量块具有圆盘形状，并且被电场极化形成电偶极子。

3.如权利要求1所述的声音衰减面板，其中：

所述多个单元具有普通二维结构。

4.如权利要求1所述的声音衰减面板，还包括：

连接到电磁响应组件的反馈电路；

所述反馈电路连接到电磁或静电响应组件，从而感测声学振动或声波，并提供声学振动或声波相关的信息，用于检测外部声源的存在；以及

输出电路，其用于响应于反馈电路而调整声音衰减结构的共振频率。

5.如权利要求1所述的声音衰减面板，其中：

所述电磁或静电响应组件通过使用一对保持在不同电位的非平面电极来向所述质量块施加非均匀电场，从而修改单元的共振频率。

6.如权利要求5所述的声音衰减面板，其中非均匀电场包括在包含电介质物质的所述质量块上生成的静电场。

7.如权利要求5所述的声音衰减面板，其中非均匀电场包括在包含电介质物质的薄膜上生成的静电场。

8.如权利要求5所述的声音衰减面板，其中非均匀场包括在包含铁磁物质的所述质量块上生成的磁场。

9.如权利要求5所述的声音衰减面板，其中所述质量块具有圆盘形状，并被电场极化形成电偶极子。

10.如权利要求1所述的声音衰减面板，其中：

所述电磁或静电响应组件通过使用由永磁物质制成的所述质量块和由电流线圈生成的非均匀磁场来修改共振频率。

11.如权利要求1所述的声音衰减面板，还包括：

由所述柔性材料薄膜支撑的中心质量片；

置于中心质量片的一侧上的第一电极；以及

置于中心质量片的另一侧上的第二电极，它与第一电极是相反的位置关系，其中第一电极和第二电极之间的电压在所述柔性材料薄膜与中心质量片上根据第一电极与第二电极之间的距离建立静电场，第一电极与第二电极之间的距离是由中心质量片的厚度确定的，其中

不具有施加于第一电极和第二电极之间的电压的单元具有预定的共振频率，而施加在电极之间的电压导致对柔性材料薄膜的额外支撑，从而提高单元的共振频率。

12.如权利要求11所述的声音衰减面板，其中：

第一电极包括涂在柔性材料薄膜或质量片中的至少一个上的导电薄层；

第二电极包括置于与柔性材料薄膜或质量片中的至少一个相反一侧上的导电网格；以及

第一电极和第二电极中的至少一个可操作性地连接到连接电极。

13.如权利要求1所述的声音衰减面板，还包括：

置于所述柔性材料薄膜的一侧上的第一电极；以及

置于所述柔性材料薄膜的另一侧上的第二电极，它与第一电极是相反的位置关系，其中第一电极和第二电极之间的电压在所述柔性材料薄膜上根据第一电极与第二电极之间的距离建立了静电场，第一电极与第二电极之间的距离是由所述柔性材料薄膜的厚度确定的，其中

不具有施加于第一电极和第二电极之间的电压的单元具有预定的共振频率，而施加在电极之间的电压导致对所述柔性材料薄膜的额外支撑，从而提高单元的共振频率。

14.如权利要求13所述的声音衰减面板，其中：

第一电极包括涂在所述柔性材料薄膜上的导电薄层；

第二电极包括置于与所述柔性材料薄膜相反一侧上的导电网格；以及

15.如权利要求1所述的声音衰减面板，其中：

至少一个单元具有第二电磁或静电响应组件，将两个电磁或静电响应组件放置在一起作为一个组合组件，该组合组件中的第一组件充当入射声波的检测器，该组合组件中的第二组件用于发射具有适当幅度和相位的声波，该组合组件允许选择性地在反射和透射中对射出声波进行衰减。

16.如权利要求1所述的声音衰减面板，其中：

至少一个单元具有第二电磁或静电响应组件，将两个电磁或静电响应组件放置在一起作为一个组合组件，该组合组件中的第一组件充当入射声波的检测器，该组合组件中的第二组件用于发射具有适当幅度和相位的声波，该组合组件允许在反射或透射中对射出声波进行衰减。

17.如权利要求1所述的声音衰减面板，还包括：

安装在柔性材料薄膜上的中心质量片，柔性材料薄膜确定了单元的共振频率；以及

其中一个电极至少构成了中心质量片的一部分，其中的第二个电极脱离中心质量片并在与柔性材料片横切的方向上与中心质量块物理分离。

18.如权利要求1所述的声音衰减面板，其中：

至少多个单元具有第一电极，该第一电极是由柔性材料薄膜上的导电涂层形成的；

所述多个单元具有固定到柔性材料薄膜上的与第一电极绝缘分离的第二电极；以及

所述多个单元具有由一对保持在不同电位上的电极生成的非均匀电场，这对电极配置成响应于不同电位而修改单元的共振频率。

19.如权利要求18所述的声音衰减面板，其中：

每个单元具有固定到薄膜上的质量片；以及

每个所述独立单元的平面几何形状、所述柔性材料薄膜的柔性、和包括质量片的重量在内的材料的质量确立了所述声音衰减的基础共振频率。

20.一种声音衰减面板，其包括：

柔性材料薄膜，其固定到硬框架上；

每个单元具有一个固定到该柔性材料薄膜上的中心质量块；并且

至少多个单元具有由一对保持在不同电位上的电极生成的非均匀电场，以及由电介质或金属物质制成的中心质量块，所述一对电极被配置为通过向所述单元的柔性材料薄膜上的中心质量块施加电场力来修改所述单元的共振频率；或者具有由电流线圈生成的非均匀磁场，以及由铁磁物质制成的中心质量块，所述电流线圈被配置为通过向所述单元的柔性材料薄膜上的中心质量块施加磁场力来修改所述单元的共振频率。

21.如权利要求20所述的声音衰减面板，其中：

所述多个单元具有普通二维结构。

22.如权利要求20所述的声音衰减面板，还包括：

连接到电磁响应组件的反馈电路；

23.如权利要求20所述的声音衰减面板，其中：

所述电磁或静电响应组件通过使用一对保持在不同电位的非平面电极来向中心质量块施加非均匀电场，从而修改单元的共振频率。

24.如权利要求23所述的声音衰减面板，其中非均匀电场包括在包含电介质物质的中心质量块上生成的静电场。

25.如权利要求23所述的声音衰减面板，其中非均匀电场包括在包含电介质物质的薄膜上生成的静电场。

26.如权利要求23所述的声音衰减面板，其中非均匀场包括在包含铁磁物质的中心质量块上生成的磁场。

27.如权利要求23所述的声音衰减面板，其中中心质量块具有圆盘形状，并被电场极化形成电偶极子。

28.如权利要求20所述的声音衰减面板，其中：

所述电磁或静电响应组件通过使用由永磁物质制成的中心质量块和由电流线圈生成的非均匀磁场来修改共振频率。

29.如权利要求20所述的声音衰减面板，还包括：

由所述柔性材料薄膜支撑的中心质量片；

置于中心质量片的一侧上的第一电极；以及

30.如权利要求29所述的声音衰减面板，其中：

31.如权利要求20所述的声音衰减面板，还包括：

置于所述柔性材料薄膜的一侧上的第一电极；以及

32.如权利要求31所述的声音衰减面板，其中：

第一电极包括涂在所述柔性材料薄膜上的导电薄层；

33.如权利要求20所述的声音衰减面板，其中：

34.如权利要求20所述的声音衰减面板，其中：

35.如权利要求20所述的声音衰减面板，还包括：

36.如权利要求20所述的声音衰减面板，其中：

37.如权利要求36所述的声音衰减面板，其中：

每个单元具有固定到薄膜上的质量片；以及

38.一种声音衰减的方法，包括步骤：

提供一个面板，该面板包括：实质上透声的平面硬框架，该硬框架被划分为多个独立单元；至少多个独立单元具有电磁或静电响应组件，每个所述独立单元的平面几何形状、柔性材料的柔性和其上的各个质量块确立了用于所述声音衰减的基础共振频率；以及

驱动电磁或静电响应组件向各单元的柔性材料上的质量块施加场力来控制各单元的频率响应，从而进行声音衰减。

39.如权利要求38所述的方法，还包括步骤：

电磁或静电响应组件通过使用一对保持在不同电位的非平面电极来向中心质量块施加非均匀电场，从而修改单元的共振频率。

40.如权利要求39所述的方法，还包括步骤：使用电磁响应组件来施加在包含电介质物质的中心质量块上生成非均匀静电场。

41.如权利要求39所述的方法，还包括步骤：使用电磁响应组件产生在包含铁磁物质的中心质量块上生成的非均匀磁场。

42.如权利要求38所述的方法，其中中心质量块构成了电偶极子。

43.如权利要求38所述的方法，还包括步骤：

使用电磁或静电响应组件，通过使用由永磁物质制成的中心质量块和由电流线圈生成的非均匀磁场来修改单元的共振频率。

44.如权利要求38所述的方法，还包括步骤：

在至少一个单元中提供第二静电或电磁响应组件，将两个静电或电磁响应组件放置在一起作为一个组合组件，该组合组件中的第一组件充当入射声波的检测器，该组合组件中的第二组件用于发射具有适当幅度和相位的声波；以及

使用该组合组件选择性地在反射和透射中对射出声波进行衰减。

45.如权利要求38所述的方法，还包括步骤：

在至少一个单元中提供第二电磁或静电响应组件，将两个静电或电磁响应组件放置在一起作为一个组合组件，该组合组件中的第一组件充当入射声波的检测器，该组合组件中的第二组件用于发射具有适当幅度和相位的声波；以及

使用该组合组件在反射或透射中对射出声波进行衰减。

46.一种声音衰减面板，包括：

柔性材料片，其固定到硬框架上；

安装在柔性材料片上的中心质量片，柔性材料片和中心质量片确立了单元的共振频率；以及

至少多个单元具有由一对保持在不同电位上的电极生成的非均匀电场，其中一个电极构成了中心质量片的至少一部分，其中的第二个电极脱离中心质量片并在与柔性材料片横切的方向上与中心质量块物理分离，这些电极具有响应于不同的电位而修改单元的共振频率的功能。

47.一种声音衰减面板，包括：

柔性材料片，其固定到硬框架上；

每个单元具有固定到柔性材料片上的质量片；

每个所述独立单元的平面几何形状、所述柔性材料片的柔性和包括质量片的重量在内的材料的质量确立了用于所述声音衰减的基础共振频率；并且

至少多个单元具有第一电极，该第一电极是由柔性材料片上的导电涂层形成的；

所述多个单元具有固定到柔性材料片上的与第一电极绝缘分离的第二电极；以及

所述多个单元具有由一对保持在不同电位上的电极生成的非均匀电场，这对电极配置成通过响应于不同电位向所述多个单元的柔性材料片上的质量片施加不同的电场力，来修改所述多个单元的共振频率。

48.如权利要求47所述的声音衰减面板，还包括：

至少一个电极构造为导电网格。