CN114613346A - 可调隔声装置以及控制隔声的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种可调隔声装置以及控制隔声的方法，该装置包括：隔声本体结构，配置为能由声波推动运动；机电耦合机构，其中，机电耦合机构的至少部分与隔声本体结构固定连接，并由运动的隔声本体结构带动机电耦合机构的至少部分进行运动以用于机电耦合机构的机电转换；可控电路，与机电耦合机构导电连接并通过机电转换为运动的隔声本体结构提供机械阻抗，可控电路可选择性地改变电阻抗，使得对于隔声本体结构的机械阻抗可调。该可调隔声装置根据可变噪声源，通过可选择性地改变可控电路的电阻抗，以使得有效隔离频谱随工况变化的噪声。

Description

可调隔声装置以及控制隔声的方法

技术领域

本公开的实施例涉及一种可调隔声装置以及控制隔声的方法。

背景技术

当今社会，噪声污染被认为是仅次于大气污染和水污染的第三大公害，不仅给人们的日常生活、工作和学习带来许多不便，还深深影响了人们的身体健康。

例如在一些生产加工型企业内，各种机械设备运转会产生较大的噪声，机械振动的噪声很容易使工人疲劳，影响其身心健康。

此外，振动噪声还会对相同工作环境下其它精密设备的使用造成不利影响，因此，机械设备的隔声技术已经成为热点的工程技术问题。

发明内容

本公开的实施例提供了一种可调隔声装置以及控制隔声的方法，可以根据可变噪声源，通过可选择性地改变可控电路的电阻抗，以使得有效隔离频谱随工况变化的噪声。

本公开至少一实施例提供了一种可调隔声装置，包括：

隔声本体结构，配置为能由声波推动运动；

机电耦合机构，其中，所述机电耦合机构的至少部分与所述隔声本体结构固定连接，并由运动的所述隔声本体结构带动所述机电耦合机构的至少部分进行运动以用于所述机电耦合机构的机电转换；

可控电路，其中，所述可控电路与所述机电耦合机构导电连接并通过所述机电转换为运动的所述隔声本体结构提供机械阻抗，所述可控电路可选择性地改变电阻抗，使得对于所述隔声本体结构的机械阻抗可调。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述可控电路包括并联且分别具有不同电阻抗的多条分支电路，并可选择性地将所述机电耦合机构与所述可控电路的多条分支电路的其中之一导电连接，使得对于所述隔声本体结构的机械阻抗可调。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述隔声本体结构包括隔声膜，所述隔声膜包括非透气的膜状结构或板状结构，或者，所述隔声膜包括部分透气的膜状结构或板状结构。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述机电耦合机构的至少部分包括导体，所述机电耦合机构还包括用于在工作中提供磁场的磁体，所述导体与所述隔声本体结构固定连接并由运动的所述隔声本体结构带动进行运动，以切割所述磁场，所述导体产生感应电流。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述导体包括单层或者多层的线圈，所述磁体包括相对设置的两个磁铁。。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述隔声本体结构通过弹性的悬挂组件悬挂于安装框架，以使所述隔声本体结构被所述声波推动并往复运动。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述线圈绕在筒体上并且所述筒体与所述隔声本体结构固定连接，所述隔声本体结构通过所述悬挂组件沿着所述筒体的轴向进行运动，带动所述线圈沿着所述筒体的轴向进行运动。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述机电耦合机构还包括用于传导所述磁场的导磁组件，所述导磁组件包括：

第一导磁件，其中，所述第一导磁件套设在所述线圈的外侧并引导所述磁铁的第一极性侧的磁场通过所述第一导磁件；

第二导磁件，其中，所述第二导磁件包括第一部分和第二部分，所述第二导磁件的第一部分沿着所述筒体的轴向插至所述线圈的内侧，所述第二导磁件的第二部分沿着所述筒体的径向方向并引导所述磁铁的第二极性侧的磁场通过所述第二导磁件的第二部分直至第一部分，从而引导所述磁场通过所述线圈，供运动的所述线圈进行切割。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述导体的两端分别通过导线与所述可控电路导电连接，所述可控电路为有源电路或无源电路。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述可控电路的每条所述分支电路分别包括可控开关，用于控制所述分支电路的导通或断开，以使所述机电耦合机构可选择性地与所述可控电路的多条分支电路的其中之一导电连接。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述可控电路的每条所述分支电路还包括用于与所述可控开关串联连接的第一电容、第一电感和第一电阻，对于至少两条所述分支电路，其中包括的第一电容、第一电感、第一电阻中的任一种或多种的参数值分别不相等。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述可控电路还包括负阻抗电路，每个所述可控开关与对应的第一电容、第一电感、第一电阻串联连接形成的电路分别与所述负阻抗电路串联连接，形成多条带有负阻抗电路的所述分支电路，以调整多条所述分支电路的电阻抗。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述导体的两端分别与所述可控电路的接地端和电路端连接，

每个所述可控开关与对应的第一电容、第一电感、第一电阻串联连接形成的电路连接于所述可控电路的电路端与所述负阻抗电路之间，并且位于所述接地端与所述负阻抗电路之间的电子器件具有负阻抗。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，位于所述接地端与所述负阻抗电路之间的电子器件包括电阻和/或电感。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种可调隔声装置中，所述负阻抗电路包括：

运算放大器，其中，所述运算放大器的负极输入端与由所述可控开关与对应的第一电容、第一电感、第一电阻串联连接形成的电路进行连接，所述运算放大器的正极输入端与所述电子器件连接；

第一平衡电阻，其中，所述第一平衡电阻分别与所述运算放大器的负极输入端和输出端连接；

第二平衡电阻，其中，所述第二平衡电阻分别与所述运算放大器的正极输入端和输出端连接，所述第一平衡电阻和所述第二平衡电阻的电阻值相等或不相等。

本公开至少一实施例提供了一种控制隔声的方法，包括：

将机电耦合机构的至少部分与隔声本体结构固定连接；

提供电阻抗可选择性地进行改变的可控电路；

接收声波以推动运所述隔声本体结构运动，运动的所述隔声本体结构带动所述机电耦合机构的至少部分进行运动，使得所述机电耦合机构的机电转换；

根据变化的所述声波，可选择性地改变所述可控电路的电阻抗，并通过所述机电转换为所述隔声本体结构提供机械阻抗，使得对于所述隔声本体结构的机械阻抗可调。

例如，在本公开至少一实施例提供的一种控制隔声的方法中，可选择性地改变所述可控电路的电阻抗，包括：

可选择性地将所述机电耦合机构与所述可控电路包括的多条分支电路的其中之一导电连接。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一些实施例提供的一种可调隔声装置的结构示意图；

图2为本公开一些实施例提供的一种可调隔声装置的立体结构示意图；

图3为本公开一些实施例提供的机电耦合机构的剖面示意图；

图4为本公开一些实施例提供的可控电路的电路示意图；

图5本公开另一些实施例提供的可控电路的电路示意图；以及

图6为本公开一些实施例提供的使用图4所示等效串联电路的可调隔声装置的实验效果示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另有定义，本公开实施例使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本公开实施例明确地这样定义。

本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

一般的隔声板的原理是利用隔声板的阻抗与声波传播的媒介的阻抗不匹配，当声波入射至隔声板与传播媒介的界面时，由于阻抗变化巨大，导致声波大部分能量被反射了，从而无法穿透隔声板(即隔声)。

传统的隔声板多为三明治形式的多层复合夹板，使得声波在多次反射加强隔声，多层复合夹板通常质量比较重，在需要轻薄的场合无法应用。同时，传统隔音板材有一些难以克服的缺点，例如传统的隔音板无法有效隔绝低频噪声。

旋转机械的主要噪声成分通常是跟转速有关的纯音噪声，根据工况不同噪声的主要成分的频率亦不同。传统隔音板等效于一个单自由度或者多自由振动系统，在板材的共振频率下其透声率非常高，当旋转机械(诸如电机、发动机、涡轮机等)在某些工况下产生纯音噪声与隔音板的共振频率接近时，隔音板无法有效隔绝这些转速条件下的噪声。

因此，针对频谱可变的声源(例如随着旋转机械转速变化而变化的噪声)，传统的隔声技术却无法针对不同工况下的噪声进行有效隔离。

本公开至少一实施例提供了一种可调隔声装置，包括：

隔声本体结构，配置为能由声波推动运动；

机电耦合机构，其中，机电耦合机构的至少部分与隔声本体结构固定连接，并由运动的隔声本体结构带动机电耦合机构的至少部分进行运动以用于机电耦合机构的机电转换；

可控电路，其中，可控电路与机电耦合机构导电连接并通过机电转换为运动的隔声本体结构提供机械阻抗，可控电路可选择性地改变电阻抗，使得对于隔声本体结构的机械阻抗可调。

本公开至少一实施例还提供了一种控制隔声的方法，该方法包括：

将机电耦合机构的至少部分与隔声本体结构固定连接；

提供电阻抗可选择性地进行改变的可控电路；

接收声波以推动运隔声本体结构运动，运动的隔声本体结构带动机电耦合机构的至少部分进行运动，使得机电耦合机构的机电转换；

根据变化的声波，可选择性地改变所述可控电路的电阻抗，并通过所述机电转换为所述隔声本体结构提供机械阻抗，并通过机电转换为隔声本体结构提供机械阻抗，使得对于隔声本体结构的机械阻抗可调。

上述实施例的可调隔声装置或控制隔声的方法可以根据可变噪声源，可选择性地改变可控电路的电阻抗，以使得有效隔离频谱随工况变化的噪声。

本公开至少一实施例中的可控电路还包括并联且分别具有不同电阻抗的多条分支电路，并可选择性地将机电耦合机构与可控电路的多条分支电路的其中之一导电连接，使得对于隔声本体结构的机械阻抗可调，该实施例的可调隔声装置可选择性地导通可控电路中不同的分支电路，用以为隔声本体结构提供的机械阻抗可变，以有效隔离频谱随工况变化的噪声。

下面结合附图对本公开的实施例及其示例进行详细说明。

图1为本公开一些实施例提供的一种可调隔声装置的结构示意图。图2为本公开一些实施例提供的一种可调隔声装置的立体结构示意图。

如图1-图2结合所示，该可调隔声装置包括隔声本体结构3、机电耦合机构4和可控电路6。隔声本体结构3由声波推动进行运动，该声波即为需要被隔音处理的声波。机电耦合机构4的至少部分与隔声本体结构3固定连接，并由运动的隔声本体结构3带动机电耦合机构4的至少部分进行运动以用于机电耦合机构4的机电转换。可控电路6与机电耦合机构4导电连接，并通过机电转换为运动的隔声本体结构3提供机械阻抗，以实现隔声本体结构3的机械阻抗可调。

该可调隔声装置可以单独使用，也可以多个可调隔声装置组合使用，例如设置在需要隔音的空间(例如房屋)的至少部分壁上，以阻挡该空间外侧至少部分声音传入至该空间内侧。

例如，在一些示例中，隔声本体结构3包括隔声膜31，该隔声膜31包括非透气的膜状结构或板状结构(例如薄板)，或者，该隔声膜31包括部分透气的膜状结构或板状结构。比如，该部分透气的膜状结构或板状结构为流阻大于20kPas/m²的材料构成的膜状结构或板状结构，例如，铝膜及不锈钢膜等金属膜，塑料、碳纤维等无机材料制成的板状结构，生物聚合材料等有机材料制成的膜状结构或板状结构，本公开对此不作限制。

需要说明的是，由于隔声膜31由声波推动进行运动，则隔声膜31在本公开实施例中可称之为振膜31，例如下文示例的隔声膜31均以振膜31为称，但是这仅仅为一种不同命名和文字表述的示例，不会对本公开的隔声本体结构的特征起到任何限制作用。还需要说明的是，本公开的隔声本体结构不仅限于该振膜31，下文的可调隔声装置的隔声本体结构主要是以振膜31作为隔声本体结构为例进行说明的，当然，本文各个示例的隔声本体结构也可以是任何其他形态和结构的隔声本体，本公开对此不作限制。

例如，当声波倾斜着入射并推动振膜31运动的时候，该声波可分解为轴向声波和切向声波，而切向声波的分量是不会与振膜相互作用，即切向声波分量亦不会穿透振膜，所以一般不考虑切向声波。

例如，在一些示例中，振膜31可以是具有一定厚度的平面的膜状结构或板状结构(未图示)，比如形状可以是圆形、锥形、椭圆形、方形及其它形状。又例如，在一些示例中，振膜31还可以是具有一定厚度的膜状围成的立体结构体，例如图1和图2所示的喇叭状结构，也可以是长方体以及其他任意的立体结构，本公开对此不作限制，即振膜31可以具有任意的形状和任意的厚度，例如，振膜31的动质量在20g每平方分米以下，只要振膜31能够供声波(图2所示的入射噪声源)入射进行推动运动即可。

例如，在一些示例中，振膜31通过弹性的悬挂组件悬挂于安装框架1，以使振膜31被声波推动并往复运动。安装框架1可以是任意材质的固定结构，比如可由金属、木材或者其它材质制成，本公开对此不作限制。悬挂组件可以是任意弹性材料及结构，只要能够实现将振膜31悬挂于安装框架1即可，本公开对此不作限制。

图3为本公开一些实施例提供的机电耦合机构4的剖面示意图，其中，图3所示纸面的横向和纵向是与图1所示纸面的横向和纵向一致。

如图3所示，机电耦合机构4包括导体和磁体，磁体用于在工作中提供磁场，导体与振膜31固定连接并由运动的振膜31带动运动以切割磁场。

例如，在一些示例中，导体包括单层或者多层的线圈8，磁体包括相对设置的两个磁铁10(例如电磁铁)。比如，线圈8由金属线形成，比如由铜线后铝线等制成，本公开对此不作限制。

例如，在图3示例中，线圈8绕在筒体81上并且筒体81与振膜31固定连接，使得运动的振膜31能够带动线圈8运动(即线圈8为可动线圈)，运动的线圈8切割磁场，并且线圈8会产生感应电流。例如，筒体81固定连接在振膜31的远离安装框架1的一侧，使得绕在筒体81上的线圈8与振膜31具有同样的振动速度。

例如，在图1-图3示例中，当振膜31为喇叭状结构时，此时悬挂组件包括第一悬挂件2和第二悬挂件7，并且将由第二悬挂件7和第一悬挂件2配合形成的悬挂组件称为双悬挂，用以确定振膜31沿着筒体81的轴向进行运动。例如，第一悬挂件2和/或第二悬挂件7可以采用弹簧状的结构件，比如采用橡胶圈或者弹波片粘接振膜31实现悬挂振膜于安装框架1，本公开对此不作限制。

例如，在图1-图3示例中，两个第一悬挂件2分别与振膜31的大端一侧(即振膜31靠近安装框架1的一侧)的上下端以及安装框架1进行连接，两个第二悬挂件7分别与振膜31的小端一侧(即振膜31远离安装框架1的一侧)的上下端以及机电耦合机构4进行连接，其中，两个第二悬挂件7相较于筒体81的轴向呈一定的倾斜状态，并且两个第二悬挂件7各自倾斜的程度可以使两个第二悬挂件7分别与振膜31之间的作用力在图2的竖向方向(即筒体81的径向方向)上相互抵消，以使振膜31能够沿着双悬挂所确定的轴线方向(即筒体81的轴向)进行运动，进而带动线圈8沿着筒体81的轴向进行运动，避免线圈8在运动过程中触碰到磁铁10。

又例如，在一些示例中，当振膜31为长方体结构(未图示)时，悬挂组件包括与振膜31的靠近安装框架1的一侧以及安装框架1进行连接的第一悬挂件2，此时悬挂组件可不包括第二悬挂件7时，也能使振膜31也沿着筒体81的轴向进行运动。值得注意的是，图1-图3所示的振膜31均为未受声波驱动运动的静态形态。

由此可见，悬挂于安装框架1的振膜31等效于一个弹簧振子系统，且本公开对振膜31的形状、尺寸和材料等均不作限制，只要振膜31能够像弹簧振子系统进行往复运动带动线圈8运动即可，本公开在此不作赘述。

此外，在一些示例中，机电耦合机构4还包括导磁组件，用于传导磁铁10产生的磁场。

例如，在图2示例中，导磁组件包括第一导磁件9和第二导磁件11，每个磁铁10设置在第一导磁件9和第二导磁件11之间。

例如，第一导磁件9套设在线圈8的外侧并引导磁铁10的第一极性侧(例如S极)的磁场通过第一导磁件9。第二导磁件11包括第一部分1101和第二部分1102，第二导磁件11的第一部分1101沿着筒体81的轴向插至筒体81的内侧，也意味着插至线圈8的内侧。第二导磁件11的第二部分1102沿着筒体81的径向方向并引导磁铁10的第二极性侧(例如N极)的磁场通过第二导磁件11的第二部分1102直至第一部分1101，最终引导磁场通过线圈8，以供运动的线圈8切割由第一导磁件9、磁铁10和第二导磁件11共同构成的磁路。

例如，在一些示例中，第一导磁件9为华司(即垫圈)，第二导磁件11为导磁铁芯。值得说明的是，本公开对第一导磁件11和第二导磁件11的导磁材料不作限制，只要能够实现导磁的作用即可，本公开在此不做赘述。

例如，在图3的示例中，机电耦合结构4的耦合强度η为Bl，其中，B为机电耦合结构4产生的磁场强度，l为线圈有效长度。示例地，耦合强度Bl可以在0.1～100Tm，其也是示例性的，而不是对本公开的限制。

值得说明的是，任意可以产生单层或者多层线圈切割磁场的机电耦合机构都可用于构造本公开的智能可调隔声装置，不仅限于上述实施例的动圈式的电磁-机械耦合结构，例如，导体是铜膜或铝膜等也可以实现；另外，本公开的机电耦合机构也不仅限于电磁-机械耦合结构，还可以是诸如压电陶瓷等其他类型的机构，本公开在此不作限制，只要是能够实现机电转换并能与可控电路配合来为振膜提供额外的机械阻抗的机电耦合机构，都涵盖在本公开的保护范围，本公开在此也不做赘述。

例如，如图1-图3结合所示，机电耦合结构4的线圈8的两端通过导线5分别与可控电路6导电连接。例如，可控电路6可以是无源电路，亦可以是有源电路，具体可以根据线圈的实际情况进行自由调整。

图4为本公开一些实施例的可控电路6的电路示意图。

如图4所示，可控电路6包括多条分支电路，可控电路6的每条分支电路分别包括可控开关，并通过控制信号来控制该分支电路的导通或断开，以使机电耦合机构4可选择性地与可控电路6的多条分支电路的其中之一导电连接，而上述线圈8产生的感应电流会流过该线圈8与可控电路6形成的整个电路环路。每条分支电路具有不同的电路参数，根据电路的参数不同，则隔声装置的隔声频带亦不相同，即通过可控开关连通其中一条分支电路，能够可调并有效地隔声。

例如，在一些示例中，可控电路6的每条分支电路还包括用于与可控开关串联连接的第一电容12、第一电感13和第一电阻14。对于至少两条分支电路，其中包括的第一电容12、第一电感13、第一电阻14中的任一种或多种的参数值分别不相等，这样能够使各个分支电路的电阻抗不同，使得振膜31的机械阻抗可调，即通过调整电路来调整智能可调隔声装置的机械阻抗。

例如，在一些示例中，可控开关15包括场效应管、三极管、单簧管、可控硅开关、可编程电阻开关等任意一种具有电压或者电流开关功能的器件，即可控开关15可由其他形式的可控开关代替，例如也可用手动开关代替。下文实施例的可控开关15主要是以场效应管15作为可控开关为例进行说明的，但是本公开对可控开关的具体形式不作限制。

例如，当可控开关包括场效应管15时，场效应管15与控制电压信号源16连接，其中，当控制电压信号源16为场效应管15提供的电压信号高于场效应管15的连通阈值时，场效应管15所在的分支电路导通，反之，场效应管15所在的分支电路断开，由此，场效应管15与控制电压信号源16共同组成可控开关，用于控制每个分支电路的通断，以实现机电耦合机构4可选择性地与可控电路的多条分支电路的其中之一导电连接。

例如，在一些示例中，可控电路6还包括负阻抗电路。例如，在图4示例中，每个场效应管15与对应的第一电容12、第一电感13、第一电阻14串联连接形成的电路分别与负阻抗电路串联连接，形成多条带有负阻抗电路的分支电路，以调整多条分支电路的电阻抗。

需要说明的是，图4所示的分支电路是由第一电容12、第一电感13、第一电阻14、场效应管15依次串联连接形成，但此仅仅为一种示例，只要让这几个器件串联连接即可，至于对各器件串联的次序，本公开对此不作限制。

例如，在图4示例中，线圈8的两端分别与可控电路6的接地端b(即GND端23)和电路端a连接，每个场效应管15与对应的第一电容12、第一电感13、第一电阻14串联连接形成的电路连接于可控电路6的电路端a与负阻抗电路之间，并且位于GND端22与负阻抗电路之间的电子器件具有负阻抗。

例如，在图4示例中，负阻抗电路包括运算放大器18，其中，运算放大器18包括正极输入端、负极输入端和输出端。运算放大器18的负极输入端与由场效应管15与对应的第一电容12、第一电感13、第一电阻14串联连接形成的电路进行连接，运算放大器18的正极输入端与电子器件(例如电阻20)连接。

例如，在接地端23(或接地端22)与运算放大器18的正极输入端之间连接一个1欧姆的电阻，则对于负阻抗电路的输入端而言，该电阻表现为一个-1欧姆电阻值的电阻，即表现为负阻抗性。

例如，位于GND端22与负阻抗电路之间的电子器件包括电阻和/或电感。例如，在图4示例中，位于GND端22与负阻抗电路之间的电子器件包括串联的电阻20和电感21，其中，电阻20为负电阻，电感21为负电感。

例如，电阻20的电阻值和电感21的电感值分别为记为R_-和L_-。另外，第一电容12的正电容电容值记为C₊，第一电感13的正电感电感值记为L₊，第一电阻14的正电阻值记为R₊；线圈8为金属线圈并具有电感及电阻，其电阻值和电感值分别记为R_C以及L_C。

例如，若线圈8的电阻值R_C低于设定电阻值(例如0.5欧姆)时，可使用任意无源分立器件组成的电路连接线圈8。又例如，若线圈8的电阻值R_C高于设定电阻值(例如0.5欧姆)时，可控电路6要采用负阻抗电路来连接线圈8。

例如，在一些示例中，负阻抗电路还包括第一平衡电阻17和第二平衡电阻19，其中，第一平衡电阻17分别与运算放大器18的负极输入端和输出端连接，第二平衡电阻19分别与运算放大器18的正极输入端和输出端连接。示例地，第一平衡电阻17和第二平衡电阻19的电阻值R_b可以相等，并且电阻值R_b可为任意电阻值；或者，第一平衡电阻17和第二平衡电阻19的电阻值也可以不相等，本公开对此不作限制。

需要说明的是，上述示例是由第一平衡电阻17、第二平衡电阻19和运算放大器18共同实现负阻抗电路，但是本公开并不局限于此，还可以由其它方式实现，本公开在此不做赘述。而且，本公开的可控电路6包括的分支电路不仅限于上述示例的电路形式，还可以其他任何形式的电路，本公开在此不作赘述。

需要说明的是，为了表述清楚、简洁，图4仅图示出了一种包含三条分支电路的可控电路，其是示例性的，而不是对本公开的限制，具体可以根据实际需要进行自由调整，本公开实施例在此不做穷举和赘述。

例如，在一些示例中，上述的可调隔声装置包括的隔声本体结构3和机电耦合机构4可以采用动圈扬声器，即本公开至少一实施例的可调隔声装置利用动圈扬声器以及可控电路调整隔声装置的隔声频带使之适用于隔离可变声源，此时动圈扬声器是作为隔声器件而非发声器件。

值得说明的是，发明人发现，虽然利用扬声器连接智能电路可以实现较好的吸声效果，但未涉及隔声领域，因为吸声技术要求吸声阻抗与媒介相等(例如空气)，而隔声领域要求隔声器件阻抗显著大于媒介的阻抗，因此两者原理显然不同，即扬声器接入电路的吸声技术无法用于隔声。

值得说明的是，本公开的分支电路不包括负阻抗电路时也能实现可调隔声装置的隔声可调的作用，具体需要根据实际情况进行自由调整。

例如，在一些示例中，当其中一条分支电路接通的时候，该分支电路等效为一个串联电阻、电容、电感的电路，该分支电路的等效电阻R、等效电容C及等效电感L分别为：

R＝R_c+R₊+R_- (1)

L＝L_c+L₊+L_- (2)

C＝C₊ (3)

因此，第n分支电路的电阻抗Ze_n(ω)为：

Ze_n(ω)＝R+iωL+C/iω (4)

上式中，ω为振膜的角频率，例如振膜的角频率与声波(例如可变噪声)的角频率一致，并且该角频率随着可变噪声也是变化的；m为振膜的动质量；k为振膜和悬挂组件形成的整体的刚度；d为振膜的机械阻尼。

当第n条分支电路导通时，并且声波由任意一侧推动振膜31运动时，隔声装置的动力学方程为：

上式中，F＝2P_IA，是指声压为P_I的入射声波作用于面积为A的振膜产生的动态驱动力；v为振膜的振动速度，即线圈切割磁场的速度；F_L为连接分支电路后，线圈在磁场中受到的洛伦兹力，该洛伦兹力为：

F_L＝BlI (6)

上式中，I是线圈产生的感应电流，即电流I为感应电动势驱动线圈环路产生的，即：

E＝Blv＝IZ_en(ω) (7)

上式中，E为感应电动势；

利用式(5)-(7)，通过抵消电流I、电动势E、洛伦兹力F，可以得到振膜的机械阻抗Z(ω)为：

上式中，当机电耦合结构为上述示例的电磁-机械耦合结构时，式(8)中的耦合强度等于Bl；当机电耦合结构为其他类型的机电耦合结构时，式(8)的Bl可以用耦合强度η表示，即此时η为该其他类型的机电耦合结构的耦合强度。

由此可知，本公开实施例通过电路阻抗对振膜提供额外的机械阻抗。

此时，振膜的声传递损失TL为：

上式中，ρ₀为媒介(例如空气)的密度，c₀为媒介(例如空气)的速度，A为振膜的面积，Imag为取阻抗虚部，Real为取阻抗实部。振膜的声传递损失TL是衡量损失声音的一个数值，且隔声的效率与不同频率的声源而有所不同。

据前所述，本公开实施例可以通过调整电路来调整可调隔声装置的机械阻抗。对于不同形式的电路，只需要将该电路的电阻抗代入公式(4)，后续公式(5)～(9)仍然适用。

例如，如公式(9)所示，隔声性能用传递损失TL表示，单位为dB。声传递损失TL由隔声装置的阻抗决定，因此，调整电路即调整了隔声装置的工作频率及隔声性能。

图6为本公开一些实施例提供的使用图4所示的等效串联分支电路的可调隔声装置的实验效果的示意图。例如，在至少一个实施例的实验过程中，该可调隔声装置的可控电路包括6条分支电路，将通过选择性地导通可控电路包括的6条分支电路中的每一条分支电路以及未增加分支电路情况下的隔声性能进行对比，得到图6和下述表1，其中，表1列出了该6条分支电路等效的电路参数及振膜参数，图6所示的横坐标为频率，纵坐标是声传递损失，图6所示的电路1～6分别代表可控电路中的6条分支电路。

表1可调隔声装置的实验参数

根据图6所示和表1结合所示，可以看出通过简单的调整电路参数，智能地调整隔声装置的有效工作频带。例如，如图6所示，当分支电路1～6的电容参数分别为6000uF，2000uF，990uF，540uF，200uF，100uF时，则对应的隔声频带中心频率(即隔声最高点所在的频率)为分别98Hz,155Hz，226Hz，290Hz，532Hz，691Hz，并且它们与未增加分支电路相比，隔声量超过10dB及20dB的频带亦相应的增加。

例如，在一些示例中，本公开的可控电路6还可以包括单一可调电路，即将图5所示的单一可调电路替换图4所示的多条分支电路。

例如，该单一可调电路包括可调电容、可调电感和可调电阻中至少一个，由此使得该电路的阻抗可调；例如，该单一可调电路包括可调电容24、可调电感25和可调电阻27，其中，可调电容24、可调电感25和可调电阻27各自的电容值、电感值和电阻值分别可调，由此提供更大调整范围或更精细的调整步长。

当根据变化的声波，通过调整单一可调电路的参数(例如可调电容24、可调电感25和可调电阻27中的一种或多种的参数值)的方法，使得达到设定条件(例如表1所示的电路参数)，从而实现如图6所示的声传递损失效果。如图5所示，该单一可调电路中的负阻抗电路以及位于GND端22与负阻抗电路之间的电子器件可以参照图4示例，本公开实施例在此不做赘述。

例如，在一些示例中，图5中的可调电容24、可调电感25和可调电阻27等这些可调元器件可由诸如可控硅配合阻抗变换电路等方法实现，本公开在此不作限制，并且在此不做赘述，只要能够实现电容值、电感值和电阻值的可调节即可。

由此可知，本公开实施例的可调隔声装置的有效隔声频谱也可以通过电路改变，使得隔声装置的有效隔声频带与噪声源匹配，并在较宽的范围内可调，可以隔离旋转机械(诸如电动新能源汽车发动机等)的产生的可变噪声源，本公开实施例的可调隔声装置可以适用于任何场景下存在的可变噪声源，本公开对此不作限制。

例如，在使用可调隔声装置控制隔声时，可以直接将可调隔声装置设置在任何可以产生可变噪声源的物体上(例如上述的旋转机械)。

需要说明的是，在本公开实施例中，上述示例提供的控制隔声的方法的流程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行。虽然上文描述的控制隔声的方法的流程包括特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚地了解，多个操作的顺序并不受限制。本公开的实施例中的控制隔声的方法的具体过程和技术效果可以参考上文中关于可调隔声装置的描述，此处不再赘述。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种可调隔声装置，包括：

隔声本体结构，配置为能由声波推动运动；

机电耦合机构，其中，所述机电耦合机构的至少部分与所述隔声本体结构固定连接，并由运动的所述隔声本体结构带动所述机电耦合机构的至少部分进行运动以用于所述机电耦合机构的机电转换；

可控电路，其中，所述可控电路与所述机电耦合机构导电连接并通过所述机电转换为运动的所述隔声本体结构提供机械阻抗，所述可控电路可选择性地改变电阻抗，使得对于所述隔声本体结构的机械阻抗可调。

2.如权利要求1所述的可调隔声装置，其中，

所述可控电路包括并联且分别具有不同电阻抗的多条分支电路，并可选择性地将所述机电耦合机构与所述可控电路的多条分支电路的其中之一导电连接，使得对于所述隔声本体结构的机械阻抗可调。

3.如权利要求1所述的可调隔声装置，其中，所述隔声本体结构包括隔声膜，

所述隔声膜包括非透气的膜状结构或板状结构，或者，所述隔声膜包括部分透气的膜状结构或板状结构。

4.如权利要求2所述的可调隔声装置，其中，

所述机电耦合机构的至少部分包括导体，所述机电耦合机构还包括用于在工作中提供磁场的磁体，

所述导体与所述隔声本体结构固定连接并由运动的所述隔声本体结构带动进行运动，以切割所述磁场，所述导体产生感应电流。

5.如权利要求4所述的可调隔声装置，其中，

所述导体包括单层或者多层的线圈，所述磁体包括相对设置的两个磁铁。

6.如权利要求4所述的可调隔声装置，其中，

所述隔声本体结构通过弹性的悬挂组件悬挂于安装框架，以使所述隔声本体结构被所述声波推动并往复运动。

7.如权利要求6所述的可调隔声装置，其中，所述线圈绕在筒体上并且所述筒体与所述隔声本体结构固定连接，

所述隔声本体结构通过所述悬挂组件沿着所述筒体的轴向进行运动，带动所述线圈沿着所述筒体的轴向进行运动。

8.如权利要求7所述的可调隔声装置，其中，

所述机电耦合机构还包括用于传导所述磁场的导磁组件，

所述导磁组件包括：

第一导磁件，其中，所述第一导磁件套设在所述线圈的外侧并引导所述磁铁的第一极性侧的磁场通过所述第一导磁件；

第二导磁件，其中，所述第二导磁件包括第一部分和第二部分，所述第二导磁件的第一部分沿着所述筒体的轴向插至所述线圈的内侧，所述第二导磁件的第二部分沿着所述筒体的径向方向并引导所述磁铁的第二极性侧的磁场通过所述第二导磁件的第二部分直至第一部分，从而引导所述磁场通过所述线圈，供运动的所述线圈进行切割。

9.如权利要求5所述的可调隔声装置，其中，

所述导体的两端分别通过导线与所述可控电路导电连接，所述可控电路为有源电路或无源电路。

10.如权利要求2或4～9任一所述的可调隔声装置，其中，

所述可控电路的每条所述分支电路分别包括可控开关，用于控制所述分支电路的导通或断开，以使所述机电耦合机构可选择性地与所述可控电路的多条分支电路的其中之一导电连接。

11.如权利要求10所述的可调隔声装置，其中，所述可控电路的每条所述分支电路还包括用于与所述可控开关串联连接的第一电容、第一电感和第一电阻，

对于至少两条所述分支电路，其中包括的第一电容、第一电感、第一电阻中的任一种或多种的参数值分别不相等。

12.如权利要求11所述的可调隔声装置，其中，所述可控电路还包括负阻抗电路，

每个所述可控开关与对应的第一电容、第一电感、第一电阻串联连接形成的电路分别与所述负阻抗电路串联连接，形成多条带有负阻抗电路的所述分支电路，以调整多条所述分支电路的电阻抗。

13.如权利要求12所述的可调隔声装置，其中，

所述导体的两端分别与所述可控电路的接地端和电路端连接，

每个所述可控开关与对应的第一电容、第一电感、第一电阻串联连接形成的电路连接于所述可控电路的电路端与所述负阻抗电路之间，并且位于所述接地端与所述负阻抗电路之间的电子器件具有负阻抗。

14.如权利要求13所述的可调隔声装置，其中，

位于所述接地端与所述负阻抗电路之间的电子器件包括电阻和/或电感。

15.如权利要求13或14所述的可调隔声装置，其中，所述负阻抗电路包括：

运算放大器，其中，所述运算放大器的负极输入端与由所述可控开关与对应的第一电容、第一电感、第一电阻串联连接形成的电路进行连接，所述运算放大器的正极输入端与所述电子器件连接；

第一平衡电阻，其中，所述第一平衡电阻分别与所述运算放大器的负极输入端和输出端连接；

第二平衡电阻，其中，所述第二平衡电阻分别与所述运算放大器的正极输入端和输出端连接，所述第一平衡电阻和所述第二平衡电阻的电阻值相等或不相等。

16.一种控制隔声的方法，包括：

将机电耦合机构的至少部分与隔声本体结构固定连接；

提供电阻抗可选择性地进行改变的可控电路；

接收声波以推动运所述隔声本体结构运动，运动的所述隔声本体结构带动所述机电耦合机构的至少部分进行运动，使得所述机电耦合机构的机电转换；

根据变化的所述声波，可选择性地改变所述可控电路的电阻抗，并通过所述机电转换为所述隔声本体结构提供机械阻抗，使得对于所述隔声本体结构的机械阻抗可调。

17.如权利要求16所述的控制隔声的方法，其中，

可选择性地改变所述可控电路的电阻抗，包括：

可选择性地将所述机电耦合机构与所述可控电路包括的多条分支电路的其中之一导电连接。

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