CN112969830B - 软声学边界平板 - Google Patents

Abstract

一种软边界结构，其包括：谐振器结构，其能够接收声音或振动，建立与所接收的声音或振动耦合的谐振，并且创建具有π相位因子的反射；以及软边界，所述软边界位于所述谐振器结构上或紧邻所述谐振器结构。所述软边界与所述谐振器结构协作以衰减所述声音或振动。

Description

软声学边界平板

相关申请

本专利申请要求于2018年12月21日提交的美国临时专利申请No.62/917,643和于2019年11月19日提交的美国临时专利申请No.62/937,512的优先权，这些专利申请被转让给本发明的受让人并由本发明的发明人提交，并且通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及使用软边界来增加衰减的声音衰减。更具体地说，本公开涉及如下方式建立软边界(soft boundary)：通过侧壁谐振器以及通过从入射方向向90°方向的散射，结合声音吸收或减小的反射来“消减”声音。

背景技术

在垂直入射时，来自平坦样品的反射系数R由下式给出

其中

Z＝ρv表示样本阻抗(sample impedance)，

ρ表示质量密度(mass density)，

v是声速(sound speed)，

Z₀＝ρ₀v₀是空气的阻抗(impedance of air)，

v₀＝340m/sec是空气中的声速，以及

ρ₀＝1.225kg/m³是空气密度(air density)。

如果样品位于反射硬表面上，则没有透射，并且吸收率由下式描述：

A＝1-|R|²

特别地，如果样品与空气阻抗匹配；即Z＝Z₀，则可以实现全吸收率(totalabsorption)。

大多数固体边界具有比空气大得多的阻抗；即，Z＞＞Z₀。因此，如等式(1)中所见，反射系数为正，并且在量值上几乎为1；即，声速场在壁上形成节点。这表示为硬边界条件。从等式(1)可以容易地看出，如果Z＜Z₀，则反射系数变为负；即当该情况发生时存在相移。在这种情况下，速度振幅在这种阻抗边界条件下将大于零，而不是具有节点。这个边界条件可以被描述为“软”壁边界条件。软边界条件和硬边界条件都意味着全反射，零吸收。

发明内容

一种软边界结构，包括谐振器结构，该谐振器结构能够接收声音或振动，建立与接收的声音或振动耦合的谐振，并且产生具有π相位因子(phase factor)的反射。在谐振器结构上或紧邻谐振器结构建立软边界，并且软边界与谐振器结构协作以衰减声音或振动。

在一种配置中，谐振器结构包括侧壁谐振器。侧壁谐振器通过吸收和/或散射效应，通过向与入射方向不同的方向散射，实现声音消减(sound extinction)。侧壁谐振器可以被配置成使得它们通过吸收和/或散射效应通过与入射方向基本上成90°的散射来实现声音消减。

在另一种配置中，谐振器结构具有受限的顶板、多个开口侧壁和受限的后壁，它们被配置成通过使用开口侧壁来产生面积变化。开口侧壁使得与该结构相作用(engage)的入射声波转向并通过多个侧壁的至少一个子集。入射声波遇到横截面积的增加，这导致软边界条件。开口侧壁使得与该结构相作用的入射声波转向并通过多个侧壁的至少一个子集。入射声波遇到横截面积的增加，这导致软边界条件。该结构使得入射声波转向，从而导致消减效应以减少反射的声音。

附图说明

图1A和图1B是示意图，示出了来自硬边界壁(图1A)和软边界壁(图1B)的入射波和反射波。

图2A和图2B是示意图，示出了在硬壁边界(图2A)和软壁边界(图2B)上放置的一薄层声学海绵内的声音反射。

图3A至图3E是与放置在软边界上的一薄层声学海绵相比，放置在硬边界上的一薄层声学海绵的声音吸收率的模拟结果的图示。在海绵的不同厚度下获得不同的图表。

图4A至图4D是示出在300Hz下获取的来自偶极源和单极源的压力和速度的频谱图，示出了硬边界和软边界对单极源和偶极源的影响。图4A示出来自偶极源的压力。图4B示出来自偶极源的速度。图4C示出来自单极源的压力。图4D示出来自单极源的速度。

图5A至图5C示出了从管的横截面变化的模拟。图5A是后管的变化的示意图。图5B是侧壁的横截面积的变化的示意图。图5C是示出在不同面积变化的情况下反射系数的实部的模拟结果的图形结果。

图6A和图6B为示出软边界平板的俯视图(图6A)和侧剖视图(图6B)的示意图。

图7A至图7C是不同类型谐振器的图示。图7A示出了混合薄膜谐振器。图7B示出了弹簧质量谐振器。图7C示出了弯曲谐振器。

图8A至图8D是COMSOL模拟结果的图示。图8A示出具有单个大侧壁空腔的单元的结果。图8B示出具有两个大侧壁空腔的单元的结果。图8C示出具有单个较小侧壁空腔的单元的结果。图8D示出具有两个较小侧壁空腔的单元的结果。

图9A和图9B是示出COMSOL模拟结果的图示。图9A是在模拟中使用的4×4边界平板的示意图。图9B是示出吸收率与频率的关系的图示。

图10A至图10C示出安装在侧壁上的谐振器的效果。图10A是谐振器的图像。图10B是当一个谐振器安装在侧壁上时在不同频率下的反射系数的图形表示。图10C是当三个谐振器安装在侧壁上时在不同频率下的反射系数的图示。

图11A和图11B是4×4样品和单个单元的示意图。

图12D至图12E示出不同的2.5cm海绵和5cm海绵的模拟结果。图12A至图12C是单个单元的照片图像(图12A)以及4×4平板的仰视图和俯视图(分别为图12B和图12C)。图12D和12E是软平板样品的测试结果。

具体实施方式

概述

一种声学屏障使用软声学边界平板来进行声音吸收。这提供了期望的声音吸收，并且还在房间声学中创建了新的音频体验，以及放大了偶极声源。

对于空气传播的声音，软边界平板可以通过两种方式实现：

(1)通过侧壁谐振器，其在特定频率或在某些离散频率下有效，以及

(2)通过与入射方向成90°方向散射而“消减”声音，连接到开口区域。

在第一配置中，软边界条件由处于或接近其谐振频率的谐振器实现。取决于波长，第二配置的软边界条件优选位于远离连接到开放空间的结点(junction)的四分之一波长内或其附近。

这里，术语“消减”用来表示通过吸收和散射效应的减少的反射。结果是声音或振动的衰减。如本文所用，消减是通过减少的反射而发生的声音或振动的衰减。由减少的反射引起的消减是吸声材料(例如声学海绵)放置在软边界平板顶部的结果。声学海绵可以是任何方便的吸声材料或声音衰减材料。典型地，声学海绵包括多孔网状吸声材料，其可以是弹性的或者可以依赖于夹带的空气或气体的弹性。在没有声学海绵的情况下，将存在比使用声学海绵时观察到的高得多的反射。消减效应(即，减少的反射)可以表征为在将吸收体(如，海绵)与软边界平板结合时的协同效应。

侧壁谐振器在特定频率或一些离散频率下、通过向90°方向散射而消减声音是有效的。虽然描述了90°方向，但是应当理解，这是近似的，因为消减效应在90°以外的角度处实现。如果该方向与入射角基本上成90°，则反射(散射)或谐振的声音将不会具有沿与入射方向相反的方向传播回来的趋势。该功能是在一个方向上反射或谐振声音，在该方向上，减小反射或谐振声音在入射方向上被重新传输回来的趋势。

软边界条件

图1A和图1B是示意图，示出了来自硬边界壁(图1A)和软边界壁(图1B)的入射波和反射波。对于放置在超出软边界壁四分之一波长的(虚拟)硬边界壁，反射相位是相同的。

在壁处具有反节点的软边界条件将等效于超出软壁的位置的硬壁。这是图1A和图1B中所示的情况。由此可见，通过具有软边界壁，可以使音频体验类似于比实际更大的房间。从图1B中还可以看出，取决于声音频率，与高频率相比，“虚拟房间”对于较低频率而言更大。

图2A和图2B是示意图，示出了在硬壁边界(图2A)和软壁边界(图2B)上放置的一薄层声学海绵中的声音反射。

软边界的第二有用应用是，即使软边界本身意味着零吸收，它也可以大大增强像声学海绵那样的吸声材料薄层的低频吸收。在图2A和2B中示出了原因。已知样品的全吸收率由下式给出：

A＝∫dV(ε×α) (2)

其中

ε表示能量密度，和

α表示吸收系数

对于放置在硬反射边界上的声学海绵薄层(其中，Z＞＞Z₀)，效果如图2A中所描绘的。如图2A所示，对于低频波，海绵内部的声波的振幅小。这是因为对于低频波而言，声音振幅必须从硬边界处的零(因为在边界处存在节点)增长到可感知的程度，需要大于海绵层厚度的长度尺度。因此，薄层内部的能量密度(其与振幅的平方成比例)必须小，导致在低频率下的全吸收率小。

相反，在图2B中，看到软边界的效果，这意味着在边界处存在反节点。对于低频波，薄层内部的振幅将几乎均匀地大，因为需要比层厚度大的长度尺度来使振幅明显减小。也就是说，与硬边界相比，振幅行为正好相反，并且结果是大得多的吸收率。

图3A至图3E是放置在硬边界上的声学海绵薄层的声音吸收率与放置在软边界上的相比的模拟结果的图示，其由曲线描绘，曲线在每个图中从各个图的左下角开始，其中，在300Hz至6000Hz的频率范围内Z＝0且R＝-1。在海绵的不同厚度下获得不同的图表。放置在硬边界上的海绵的吸收率由在各个图的左下角开始的曲线表示，放置在软边界上的海绵的吸收率由在各个图的左上角开始的曲线表示。可以看出，软边界在低频率下最有效。

从图3A至图3E中，可以看到对于300Hz到6000Hz的频率范围，软边界对声学海绵薄层的吸收率的影响。在说明中给出了声学海绵的材料参数值。

在许多实际情况下，仅仅需要低频的良好吸收率，在没有替代结构的情况下，软声学边界平板可以是不可缺少的选择。此外，由于软边界不意味着吸收的事实，根据因果约束，软声学边界平板的理论最小厚度可以接近于零。如将看到的，可以接近该极限。

软声学边界的第三种用途是通过相长干涉来放大靠近边界放置的偶极声源，同时通过相消干涉来减弱靠近边界放置的单极源。

如果是硬边界，则它必然强加(impose)节点边界条件，并且反射波必须与远离边界的前向传播的波在相位上相反。这将意味着相消干涉(destructive interference)。相反，对于软边界，情况相反，这意味着反射和前向传播的波的相长干涉(constructiveinterference)。

硬边界(硬壁)和软边界(软边界平板)的反射系数之间的相位差可以被称为“π相位因子”。π相位因子可以表示为反射系数，其可以是复数。对于理想的硬边界，反射系数的实部和虚部是1和0。对于理想的软边界条件，反射系数的实部和虚部可以是-1和0。复反射系数的差对应于π相位差。

图4A至图4D示出了软边界对单极源和偶极源的影响。图4A至图4D示出在300Hz下获取的来自偶极源和单极源的压力和速度的频谱图，示出了硬边界和软边界对单极源和偶极源的影响。图4A示出来自偶极源的压力。图4B示出来自偶极源的速度。图4C示出来自单极源的压力。图4D示出来自单极源的速度。

“偶极源”是指在相反方向上生成具有π相位因子的信号的源。为了简单起见，考虑一维的情况。在一维情况下，偶极源将生成在左右方向上传播的量值相等、符号相反的信号。功能上，靠近偶极源放置的软边界是其可以反射左侧或右侧中的一侧上的行波，使得反射的行波与相对侧(分别为右侧或左侧)同相。

因此(仍然应用一维情况)，靠近偶极源放置的软边界可以反射左行波，使得反射波与右行波同相。(相反，靠近偶极源放置的软边界可以反射右行波，使得反射波与左行波同相)。在这种情况下，在反射的右行波和原始的右行波之间发生相长干涉，使得右行波将被放大，并且在反射的左行波和原始的左行波之间发生相长干涉，使得左行波将被放大。

当放大来自偶极源的声音时，压力和速度是有利的。该配置不需要放大的声源。通过将正常偶极声源靠近软壁放置，在反射的声源和原始声源之间将发生相长干涉，这将导致放大的声波。

宽频带软声学边界的设计

为了有用，软边界在性质上必须是宽频带的。这涉及许多谐振器的集成，以便形成一致的软边界行为。在本情况下，我们希望集中于100Hz至1500Hz的可听范围。在1500Hz以上，由于涉及短波长，软边界的上述两种使用将具有较少的优点。

为了实现大规模商业应用，软边界必须以低成本大量生产。这是通过具有这种特性的软边界的设计策略来实现的。通过使用谐振，可以实现声学软边界。由于每个谐振在特性上是窄频带，以获得宽频带特性，因此，必须根据已经证明非常成功的算法来集成多个谐振器。在具有可用的连续谐振的理想化情况下，用于实现目标阻抗谱Z(f)的谐振频率的最佳选择被示出为满足由下式给出的简单微分方程：

其中

φ是谐振器占据的表面积的分数，以及

是频率的连续线性指数，其范围从0到设计中使用的谐振器的最大数目。

为了设计软边界，可以选择Z(f)/Z₀＝ε，其中，ε≈0是小的常数。可以进行近似φ＝1。则等式(2)的解由下式给出：

因为该解应当仅在f_c的邻域有效。

其遵循f₂＝f₁(1+2ε)＝f_c(1+2ε)²并且f_n＝f_c(1+2ε)ⁿ。

如果f₁₀₀＝f_c(1+2ε)²⁵＝1500Hz且f_c＝300Hz，则这导致ε＝0.0332，因此：

f_n＝300(1+2×0.0332)ⁿHz (3)

从上文可以看出，为了实现相应效果，所需谐振器的数量将接近。在当前情况下，选择包括25个谐振器的设计配置。

产生软边界条件的另一种可能的方式是利用横截面积的突然变化。图5A至图5C示出了从管的横截面变化的模拟。图5A是后管的变化的示意图。图5B是侧壁的横截面积的变化的示意图。图5C是从上到下示出以下内容的图示结果：

S1/S2＝0.8

S1/S2＝0.5

S1/S2＝0.1

S1/S2＝0

图5C的描述示出了在不同面积变化的情况下反射系数的实部的模拟结果。

如图5A所示的横截面积的变化可以产生由以下控制的反射：

其中，S1和S2分别是前管的横截面积和后管的横截面积。

注意，当S2大于S1时，反射R为负，意味着局部软边界条件。在S2等于无穷大的极端情况下，反射系数为-1，这对应于理想的软边界条件。

参见图5A中前管和后管的界面，体积守恒(S1)(v1)＝(S2)(v2)应始终成立，其中V1和V2表示两侧上的正常速度。假定在界面上产生软边界意味着速度反节点(最大)，V1比V2大得多。结果是正常速度是不连续的，并且将产生沿其它方向的速度分量。为了解释这一点，考虑系统状态的数量的变化。根据定义，由波的波矢量表征的状态的数量可以通过下式计算：

体积*(状态密度(density of states))。

状态密度取决于材料，在我们的情况下，前管和后管的材料是相同的。因此，很明显，当波通过界面时，体积的突然增加将导致状态数量的增加。由于波矢量的大小由波的频率确定，因此波的方向限定了状态。状态数量的增加对应于更多可用的传播方向。

利用面积变化的优点是软边界效应与频率无关。这意味着一旦达到该条件，该效果可以在频带上非常宽，并且可以对非常低的频率范围有效。模拟结果如图5C所示，以证明具有不同面积变化的软边界效应。

图5A所示的配置的缺点在于，它不总是实际的构造，因为通常需要硬壁来形成结构或支撑。由于入射波与开放空间界面的对准对于低频来说不是必需的，所以获得如图5B中所示的侧壁上的开口。在相同的面积变化的情况下，模拟示出了图5A和图5B中的配置共享与图5C中所示的相同的结果。虽然侧壁开口提供了形成非常薄的软边界平板的可能性，但是我们必须考虑到每个单元的开放空间的可及性(accessibility)。考虑由下式给出的达西定律：

Q＝-κ/ηLΔP(ω) (5)

其中，Q以(振荡)气流速度为单位，

κ是具有单位面积的渗透率，

η是空气粘度，L是到具有开放空间的界面的总距离，和

ΔP是L两端的振荡(在角频率下)的压力差。

对于空气中的声音，

其中，ρ和v是空气的密度和声速。

这表明(5)中的系数

必须大于2.4×10^-3m²/kg·sec，以具有足够的气流进入开放空间。

假定声音表示压力的振荡调制，则在达西定律中还考虑粘性边界层(viscousboundary layer)，其可以表示为：

l＝√(η/ρω) (6)

将单元连接到开口区域的路径的横向尺寸不应小于2l。

通过在侧壁上产生面积变化，我们不仅可以利用软边界条件，而且可以将声波转动90°，使得声音被“消减”。考虑图5B所示的系统，当声音被转动90°时，声音将不能反射回前管。这种效果可以通过避免背向反射而显著降低前管内部的声级。利用后管中相对较大的面积，还可以通过在横向方向上的多重散射容易地吸收大部分传输的声音；例如通过沿横向传播方向放置一些吸收材料。

图6A和图6B是示出俯视图(图6A)和侧剖视图(图6B)的示意图，其示出声学软边界平板的总体几何配置。描述了具有安装在单元的侧壁上的4个谐振器的5×5栅格。每个单元中的谐振器对应于由等式(3)计算的不同谐振频率f_n。图6A中标记的“n”对应于示出谐振频率的取向的等式(3)中的“n”。具有最低谐振频率的谐振器被置于平板的拐角和边缘，而高阶谐振器位于平板的中心。另一方面，平板的侧视图示出了谐振器被楔子和支撑(leg)夹在中间。楔子的作用是增强散射效果，并且支撑可以将平板保持在硬壁上方0.5cm，使得整个系统通风。该平板的尺寸在长度和宽度上都可以是10cm，并且在该非限制性示例中总厚度可以是2cm。

对于谐振器有各种选择。图7A至图7C是不同类型谐振器的图示。图7A示出了混合薄膜谐振器。图7B示出了弹簧质量谐振器。图7C示出了弯曲谐振器。

模拟和实验结果

图8A至图8D是COMSOL模拟结果的图示。图8A示出了具有单个大侧壁空腔的单元的结果。图8B示出了具有两个大侧壁空腔的单元的结果。图8C示出了具有单个较小侧壁空腔的单元的结果。图8D示出了具有两个较小侧壁空腔的单元的结果。在这些图中，从略高的值开始延伸到各个图底部的谷点的线代表反射率的实部。从略低的值开始延伸到各个图顶部的峰值的线代表虚部。

这些COMSOL模拟结果示出了使用混合薄膜谐振器的效果，作为软边界效果的说明。混合薄膜谐振器是由装饰薄膜谐振器覆盖的侧壁空腔。通过改变薄膜的质量和初始张力，可以控制谐振频率。通过使用有限元COMSOL码，可以获得谐振频率的精确预测。对具有以下尺寸的两种类型的混合薄膜谐振器建模：

1.3cm(长)x0.8cm(宽)x0.4cm(深)，和

1.3cm(长)×0.35cm(宽)×0.4cm(深)。

对薄膜施加1.5Pa的初始张力，对于单个大的侧壁空腔，可以实现R＝-0.87的299.5Hz的谐振频率。通过将两个相同的大侧壁空腔谐振器放置在相同的单元中，可以实现R＝-0.94的299.6Hz的(类似)谐振频率。类似地，对于具有一个小侧壁空腔的单元，可以实现R＝-0.53的300Hz的谐振频率；对于具有两个小侧壁空腔的单元，可以实现R＝-0.73的200Hz谐振频率。图8A至图8D示出了大空腔和小空腔的模拟结果。

图9A和图9B是示出COMSOL模拟结果的图示。图9A是在模拟中使用的4×4边界平板的示意图。图9B是模拟的图形描述，示出吸收率与频率的关系。作为非限制性示例，对4×4软边界平板进行模拟，目标频率范围从100Hz到150Hz。在每个单元内，具有相同设计谐振频率的4个大混合薄膜谐振器被安装在侧壁上。如图9A所示，在顶部和底部用1cm和0.5cm海绵将平板夹在中间。图9B示出了软边界平板的吸收性能以及由相同厚度的海绵覆盖的理想的软和硬边界的性能。

比较硬边界平板和软边界平板之间的性能，清楚的是，在相同海绵厚度的情况下，软边界平板可以表现得更好。注意，在如图9B所示的低频范围，当与抵靠硬壁放置的相同的薄声学海绵相比时，吸收率的增强在宽频率范围内可以是一个数量级或更多。软边界平板的特征在于，利用这种薄声学海绵层不能实现非常高的吸收率，例如大于90％。

示例

图10A至图10C示出了安装在侧壁上的谐振器的效果。图10A是谐振器的图像。图10B是当一个谐振器安装在侧壁上时在不同频率下的反射系数的图形表示。图10C是当三个谐振器安装在侧壁上时在不同频率下的反射系数的图示。

所描述的样品是装饰薄膜谐振器和弹簧质量谐振器的组合，如图10A所示。测试样品的尺寸为4.4cm(长)×4.4cm(宽)×1.1cm(深)。将重量为0.24g的1cm×1cm金属板置于薄膜的中心。弹簧附接到薄膜，并直接位于金属板下方。通过将一个谐振器放置在侧壁中的一个上，可以在大约124Hz处实现R＝-0.74，如图10B所示。进一步在另外两个侧壁上放置两个以上谐振器，在110Hz到123Hz之间实现振幅在-0.8和-0.9之间的三个反射峰，如图10C所示。实验结果显示与图10B所示的模拟结果非常一致，并且同时证明了制造具有谐振器的软边界平板的可行性。

图11A和图11B是4×4样品和单个单元的示意图，表示一种可能的物理实现，其利用横截面积变化来实现软边界条件。图11A示出了4×4平板的设计，图11B示出了单个单元的配置。设计背后的原理是通过在每个单元中使用开口的侧壁来产生面积变化。当波转向并通过每个单元中的侧壁时，每个单元之间的空间将引导波到平板的后部或底部，其中，所有单元连接并通向外部空间。

通过打开每个单元的侧壁使得它们连接到开放空间，入射声波将遭遇横截面积的增加，这导致软边界条件。通过在器件上放置吸收材料，部分地由于软边界条件，增强了对低频波的吸收性能。同时，假设空气可以以90°的方向偏移通过该器件，则声波将被散射开。90°的方向偏移至少部分地是闭合或受限的后壁的结果。这种增强吸收和90°方向偏移的混合导致声波的散射，被描述为消减效应，其可以帮助减少被反射到主要关注区域的声音。

单个单元的横向尺寸可以是2.2cm×2.2cm，从而4×4平板的尺寸在长度和宽度上都可以是8.8cm。平板的总厚度可以是1.5cm，其中，中间为1cm，后部或底部为0.5cm。注意，每个单元的尺寸可以更小或更大以适应实际情况。而且，为了允许单元进入开放空间，可以在平板的背衬上形成周期性的开放条件。

图12A至图12E示出不同的2.5cm和5cm海绵的模拟结果，分别称为I型和II型。I型和II型海绵具有不同的吸收性能，这提供了由不同类型的吸声材料产生的性能的数据。图12A至图12C是单个单元的照片图像(图12A)以及4×4平板的仰视图和俯视图(分别为图12B和图12C)。图12D是用I型海绵覆盖的软平板样品的实验和模拟结果的图示，I型海绵在下图中描绘为2.5cm，在中间图中描绘为5cm。上面的曲线表示用3cm厚的II型海绵覆盖的相同软平板样品的模拟和实验吸收性能。从该图中可以看出II型海绵吸收性更强。

图12E图示了被1cm厚的II型海绵覆盖的软平板样品的吸收光谱。这示出了具有更宽测量频率范围的另一组测量结果，其中平板被1cm厚的II型海绵覆盖。可以看出，吸收光谱随着频率的增加而逐渐下降。其原因在于，在曲线图中绘制的吸收率不仅仅是来自海绵的吸收的影响，而且是向横向方向散射的影响。如前一部分所述，反射能量超过90％消失的适当描述应该是“消减”，这是吸收加上横向方向散射的组合。当波被引导以在垂直于其原始方向的方向上行进时，波不可能被反射回来。吸收和90°散射效应的组合是图12D中和低频率处超过90％吸收光谱的原因。可以看出，与这两种效果一起，可以实现非常高的消减性能，尤其是在低频率(即，低于300Hz)时。

结论

应当理解，在如所附权利要求中所表达的本发明的原理和范围内，本领域技术人员可以对本文中已经描述和示出以解释主题的性质的细节、材料、步骤和部件的布置进行许多另外的改变。

Claims (10)

1.一种吸声结构，包括：

软边界结构，其包括多个谐振器，所述谐振器能够接收声音或振动，建立与所接收的声音或振动耦合的谐振，所述多个谐振器的谐振频率被配置为使得所述多个谐振器形成声学软边界，具有最低频率的谐振器被置于所述软边界结构的拐角和边缘，高阶谐振器位于所述软边界结构的中心，所述谐振器被楔子和支撑夹在中间；以及

吸收体，所述吸收体位于所述软边界结构上或紧邻所述软边界结构，所述吸收体与所述软边界结构协作以衰减所述声音或振动。

2.根据权利要求1所述的吸声结构，其中，所述吸收体包括声学海绵，所述声学海绵包括多孔网状吸声材料。

3.根据权利要求1所述的吸声结构，其中，所述吸收体包括放置在所述软边界结构的硬壁边界上的吸声材料。

4.根据权利要求1所述的吸声结构，其中，所述软边界结构包括侧壁谐振器，其中，所述侧壁谐振器通过吸收和/或散射效应、通过向与入射方向不同的方向的散射来实现声音消减。

5.根据权利要求1所述的吸声结构，其中，所述软边界结构包括侧壁谐振器，其中，所述侧壁谐振器通过吸收和/或散射效应、通过与入射方向实质上成90°的散射来实现声音消减。

6.根据权利要求1所述的吸声结构，其中

所述吸收体包括吸声材料，所述吸声材料在接收到的声音的入射方向上位于所述软边界结构的前面，

其中，所述软边界结构包括侧壁谐振器，其中，所述侧壁谐振器通过吸收和/或散射效应引起声音或振动散射到与入射方向不同的方向，从而所述吸收体和所述侧壁谐振器的组合提供声音消减效应。

7.根据权利要求1所述的吸声结构，其中，所述吸声结构从偶极源接收声音或振动，通过经由所述软边界结构和所述吸收体实现吸声，同时增强来自偶极声源的声音。

8.一种吸声结构，包括：

用于接收声音或振动的软边界结构，其包括多个谐振器，所述谐振器建立与所接收的声音或振动耦合的谐振，所述多个谐振器的谐振频率被配置为使得所述多个谐振器形成声学软边界，具有最低频率的谐振器被置于所述软边界结构的拐角和边缘，高阶谐振器位于所述软边界结构的中心，所述谐振器被楔子和支撑夹在中间；以及

用于创建具有π相位因子的反射的装置。

9.根据权利要求8所述的吸声结构，其中，

所述软边界结构包括侧壁谐振器，其中，所述侧壁谐振器通过吸收和/或散射效应、通过向与入射方向不同的方向的散射来实现声音消减。

10.根据权利要求8所述的吸声结构，其中，

所述软边界结构包括侧壁谐振器，其中，所述侧壁谐振器通过吸收和/或散射效应、通过与入射方向实质上成90°的散射来实现声音消减。

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