用於控制振動和聲輻射的主動/被動分布式吸收器的製作方法

2023-05-23 13:19:16 2

專利名稱：用於控制振動和聲輻射的主動/被動分布式吸收器的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及減振器，更特別涉及用於控制振動和聲輻射的主動/被動分布式減振器。
背景技術：
主動和被動降噪控制技術是廣泛已知的並通常用於減少和/或控制在振動體例如飛行器等中的振動及伴隨的聲輻射。在許多情形下主動降噪技術充分地減少振動和噪音，但是以昂貴且複雜的控制系統為代價。類似地，還已知減少振動和噪音的被動降噪技術，但這些被動系統典型地體積大且笨重，並且在低振動頻率上不是有效的。
基本上，主動振動控制系統使用檢測來自振動體的振動和噪音的傳感器。傳感器將振動或噪音變換成信號，然後反轉並放大該信號。然後將該反轉的信號反饋到向振動體提供反轉信號的致動器(或擴音器)，從而減少振動或噪音。主動控制系統在低頻例如1000Hz以下典型地有效。
為了合適地利用主動控制系統，對主動控制系統的功能性關鍵的是合適的傳感器和致動器的選擇。也就是說，如果選擇了不合適的傳感器和致動器，主動控制系統將不能合適地反轉和放大信號，並因此不能充分地減少振動體的振動和噪音。振動體上的傳感器和致動器相對於彼此、以及相對於與振動結構相關的振動的合適的定位對主動振動控制系統的功能也是關鍵的。例如，如果傳感器和致動器沒有合適地定位，不能為了抵消振動體上的振動而合適地放大反轉的信號。此外，由於校正反饋迴路確定振動控制的有效性及其頻率範圍，所以具有能夠反轉信號的這種迴路是非常重要的。
與主動控制系統相比，被動阻尼系統簡單得多且便宜得多。但是，這種阻尼系統體積大並且只在高於500Hz的頻率有效。在這些較大波長處被動阻尼系統的尺寸確實與振動體振動的波長相當。
在振動控制系統的實踐中還常見的是組合主動和被動振動系統。但是，這種混合主動/被動動態振動控制系統在被動系統通過以經由控制力向系統加入能量為代價實現的基礎上提供改進的衰減。
點調諧減振器是阻尼振動體振動的另一方法。但是點吸收器僅僅控制在一個點的一個頻率，因此其在振動體的大面積上控制振動的功能是有限的。

發明內容
本發明的目的是提供分布式主動減振器和分布式被動減振器。
本發明的另一目的是提供包括用於檢測振動的傳感器的分布式主動減振器，用於得到控制信號的機構，和使用控制信號以實現減振器的前饋控制和/或反饋控制機構。
根據本發明，提供具有多個共振層的分布式主動減振器。在實施例中的一個中，第一層包括優選地具有低的每單位面積剛度的主動彈性層。第二層是質量層，並粘附到主動彈性層的每個波狀部分最頂部的部分上。然後共振層包括主動彈性層和質量層的組合。多個共振層於是能夠定位在彼此的頂部，並且這些共振層能夠具有相同或變化尺寸和形狀(例如滾珠軸承、薄扁平矩形等)的離散質量(不連接並且不形成整體「層」的質量)。在另一實施例中，主動和被動振動層包括彈性材料，例如泡沫、玻璃纖維、聚氨酯、橡膠或類似的材料，並且質量層分布在彈性材料內或固定到彈性材料的表面上。質量層可由不同尺寸、厚度或形狀的離散質量片段構成。此外，致動器，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、壓電陶瓷或其它機電裝置可嵌入彈性材料內。
主動彈性層具有低的剛度，這允許沿垂直於主動彈性層主平面的方向的運動。還能夠電力地促動主動彈性層以誘發垂直於其主平面的運動。該附加的特性允許控制器誘發和/或改變質量層的運動，從而改善整個系統的動態特性。這兩個組合層可具有取決於主結構和剛度的共振頻率，並且優選地共振頻率靠近主結構中的一個的頻率。
主動彈性層可以是彎曲的聚偏二氟乙烯(PVDF)層；但是其也可以是壓電陶瓷、PZT橡膠、機電裝置等。此外，主動彈性層還能夠由完全彎曲的PVDF構成，使得波紋完全合圍並變成支撐質量層的管狀結構。主動彈性層包括在其表面上的電極，使得當電壓施加在第一和第二電極之間時可電力地促動主動彈性層。該電力促動產生電場。進一步設想到的是主動彈性層能夠是壓電材料，該壓電材料在電場的影響下機械地收縮和擴展。為此，當主動彈性層在電場的影響下機械地收縮和擴展時質量層兩側的兩個平面之間的距離改變。
優選地質量層的質量不超過振動結構總質量的大約10％，並且質量層的厚度與振動結構的每單位面積上的重量成比例。但是，應該理解的是質量層可以多於該振動結構總質量的10％。本發明進一步設想到的是與其中振動結構具有小振幅的振態貢獻情況相對比，在其中振動結構具有大振幅的振態貢獻的情況下具有在面積上較大的質量層。
根據振動體的振態貢獻，質量層還可具有不變厚度的不變質量或具有變化厚度的不變質量。優選地質量層匹配振動結構的局部變化響應特性，特別是當質量的厚度變化時。
為了有助于振動結構的變化響應的匹配，質量層沿裝置的軸向方向也可以是離散的。
在另一實施例中，主動彈性層包括粘附到每側上的塑料片以便防止主動彈性層的軸向運動。
因此，能夠機械地或電力地調諧DAVA以減少有害的振動和/或聲音。第一層由具有低剛度的主動材料製成並允許由緻密材料製成的第二層的運動。層可以是具有多個共振頻率的多層，或者是多個離散層，該層被設計成全局地改變動能的分配。此外，本發明的DAVA在多個頻率上在振動結構的整個或大面積上控制振動，並且能夠被電力地促動。
在另一優選實施例中，本發明提供用於在振動結構的延伸區域上控制振動和聲輻射的減振器，包括至少兩個質量的基體，其中質量與分布式彈性元件(例如聚偏二氟乙烯、壓電陶瓷、金屬、聚合物和機電裝置等)相關，分布式彈性元件沿著振動結構的面積被相應地分布；並且與相應的分布式彈性元件相關的相應質量與所述振動結構間隔開。
在另一優選實施例中，本發明提供製造減振器地方法，至少包括步驟當將使用減振器吸收振動時確定待處理的頻率；(b)將多個的質量(例如質量單獨地具有大約6至8克範圍內的重量等)放置在覆蓋層(例如由固體材料製成的覆蓋層；由具有至少一個放置在層中指定位置處的質量的層製造的覆蓋層等)中不均勻的深度和/或不均勻的質量與質量間隔處以將該覆蓋層吸收器調諧到步驟(a)所確定的頻率。任選地，質量可用粘合劑插入覆蓋層。任選地，質量可機械地插入覆蓋層。在實踐製造減振器的發明方法的優選實例中，包括質量成形的減振器的重量在300至400每16平方英寸的範圍內。在製造減振器中，覆蓋層可包括各種尺寸、各種重量的質量。
在另一實施例中，減振器由三維泡沫材料構成，並包括在三維泡沫材料X-Y尺寸上分布在指定的位置、並且沿該三維泡沫材料的z尺寸分布在指定的深度處的質量。這些指定的位置和指定的深度和所述泡沫材料的物理或化學屬性允許在指定頻率處的振動阻尼。該三維泡沫材料能夠由多個泡沫層構成。質量能夠分布在不同的層上(這與沿z尺寸的不同指定深度類似)。質量能夠插入三維泡沫材料中的開口，然後用覆蓋材料覆蓋。可選的是，如果三維泡沫材料中的開口是以狹縫為形式，狹縫能夠在質量的頂部上封閉而無需附加的覆蓋物(在任何情況下，要理解的是質量上的蓋子不是必需的並且是設計選擇的問題)。儘管以下討論在泡沫材料的一側上開口，應該理解的是開口能夠形成在泡沫材料的對側上。質量的選擇能夠廣泛地包括金屬(鉛、鋼鐵等)和非金屬材料(凝膠體、液體或纖維等)。


參考附圖，通過本發明的優選實施方案的以下的詳細描述將更好地理解上述和其它目標、方面和優點，其中圖1顯示出本發明第一實施方案的分布式主動減振器(DAVA)的示意圖；圖2顯示出在電激勵作用下DAVA的主動彈性層的運動；圖3顯示出在機械激勵作用下DAVA的主動彈性層的運動；圖4顯示出到DAVA的電極的連接的示意圖；圖5顯示出用於測量DAVA與點吸收器對比的性能的試驗裝置；圖6顯示出具有100克重量的6」分布式吸收器(非主動的)，100克重的點吸收器，和100克重量的分布式質量層的圖5中試驗裝置的結果；圖7顯示出圖5的仿真裝置的結果的代表性圖表；圖8顯示出使用本發明的DAVA進行主動控制試驗；圖9顯示出以本發明的方式使用的控制器和試驗臺的布局；圖10顯示出具有恆定質量分布DAVA的主動控制試驗的結果；圖11顯示出具有最優變化質量分布的DAVA；並且圖12顯示出減振器的剖視圖，該減振器具有變化厚度的質量的質量層；
圖13顯示出減振器的剖視圖，該減振器具有離散質量的質量層(不是如圖12所示的整體的)，並且具有在不同位置處的不同厚度的質量；圖14顯示出具有多孔質量層的DAVA，該DAVA允許在該DAVA與承受阻尼的結構相反的一側上的振動聲音或其它振動輸入貫穿彈性層，並且使用彈性層和質量層的組合來阻尼，此外，能夠使用圖14的結構以減少來自頂部質量層的有害聲輻射；圖15顯示出在不同的質量層中具有不同尺寸和不同形狀的離散質量的減振器的橫截面；圖16顯示出由包括布置在管道中的PVDF或彈性材料的主動或被動彈簧層支撐的質量層；圖17顯示出根據本發明的示例性異質覆蓋層的剖視圖(見實例I)；圖17A顯示出圖17的一部分的放大視圖；圖18顯示出發明的覆蓋層的剖視圖(見實例II)；圖19和19A顯示出發明的覆蓋層的剖視圖(見實例III)；圖20顯示出發明的覆蓋層的各種實例(見實例IV)；圖21a-c顯示出示例性材料的側視圖；該示例性材料在其內具有嵌入的質量，並且具有至少一個波狀的、與某種形體輪廓相吻合的或鋸齒狀的表面；並且圖22a-b顯示出HG覆蓋層的剖視側面圖，該HG覆蓋層包括嵌入的薄質量層和嵌入的HG質量。
具體實施例方式
本發明示例性的分布式主動減振器(DAVA)優選地限於能夠用於阻尼在振動作用下的結構的質量。典型地，本發明的DAVA的重量不超過該結構總質量的10％；但是，在應用中DAVA的重量可以多於該結構的總體質量的10％。對於具有主運動從而具有潛式地大振態貢獻地面積，與具有微幅運動的面積相比DAVA的質量預期較大。此外，如果分布式吸收器在該面積中的局部共振接近幹擾的激勵頻率，則DAVA的效率較高。對於其它面積，共振頻率可高於或低於該激勵的頻率。局部地，DAVA具有與已知的點吸收器大致相同的共振頻率，使得局部分配的質量是總質量的一小部分，並且為此局部剛度是全局剛度的一小部分。本發明地DAVA是分布式系統，該分布式系統在多個頻率在振動結構地全部或主要面積上控制振動，並且優選地在某些應用中，能夠電力地促動。
圖1顯示出本發明第一實施例的分布式主動減振器(DAVA)的示意圖。在該優選實施方案中，本發明的設計採用雙層設計。第一層14是具有能夠電活化的低剛度單位面積的主動彈性層，並且優選地是具有10μm厚度的聚偏二氟乙烯(PVDF)。第一層14還可以是壓電陶瓷、壓電躍變橡膠(PZT rubber)、金屬、機電裝置等。主動彈性層14還可以是如具有嵌入的電力致動器(例如層14)的由虛線15標示(例如泡沫)的彈性材料。能夠使用幾乎任何材料，例如聲學泡沫、橡膠、聚氨酯、聲學玻璃纖維，並且電力致動器可以是PVDE、PZT橡膠、金屬(具有與例如彈簧鋼的品質相同的彈力的金屬)、聚合物(具有與例如塑料的品質相同的彈性或彈力的聚合物)、壓電陶瓷或其它機電裝置。
為示例性目的此後貫穿整個說明書將使用主動彈性層14。但是，要充分地理解的是在振動控制領域中眾所周知的任何上文提及的材料和其它材料或多層材料可同樣地用本發明實施。此外，在貫穿說明書的剩餘部分中相同的附圖標記將用於相同的成分。
仍然參考圖1，主動彈性層14是優選彎曲的(例如波面)以增加運動的振幅並減小系統的剛度。在本發明的優選實施例中，主動彈性層14重量輕並耐彎曲，並且優選地具有與波狀紙板相同的設計性能。第二層16是可具有恆定厚度並由薄鉛板組成的分布式質量層(例如吸收層)。但是要充分理解的是當實踐本發明時，質量層16的質量分布可包括在質量層16內沿著結構12總體形狀的整個或主要面積的可變質量或離散質量，並且可使用其它合適的薄板材料，例如鋼鐵、鋁、鉛、複合玻璃纖維材料等。在使用可變質量分布的實施例中，可變質量分布將改變DAVA的局部屬性以理想地匹配基礎結構的局部可變響應特性。還要充分理解的是DAVA不限於主動彈性層和質量層的兩層系統，而是可以是使用在此描述的發明構思的多層系統，例如具有至少一層主動彈性層和至少一層質量層的三層或多於三層的系統。
質量層16設計成具有結構12的10％的重量，並且質量層16的厚度直接取決於結構12每單位面積的重量。例如，對於鋼梁或片，忽略主動彈性層14的重量，均勻鉛層的最大厚度能夠容易地計算如下hm/hp＝(ρb/ρm)*10％＝78000/11300*10％＝7％因此，對於6.35mm的鋼梁，本發明的DAVA質量層16的最大厚度是0.44mm。這假定DAVA覆蓋結構12(例如梁)表面的整個或主要面積。在該重量限制的情況下，主動彈性層14，例如彎曲PVDF層應擁有非常低的剛度。這對低頻的控制來說是尤其正確的。例如，在1mm厚的質量層16(由鉛製成)的情況下，為了獲得1000Hz的共振頻率2mm厚的主動彈性層14的剛度是9e+5N/m。但是，如先前討論的那樣，DAVA能夠在多個頻率上在振動結構的整個面積或主要面積上控制振動。
如簡要討論的那樣，還要充分理解的是可包括主動彈性層14和質量層16的多層。通過實例，至少兩層主動彈性層14可選擇性地與至少兩層質量層16層疊。在另外的實施例中，為了控制振動結構不同的頻率，每層主動彈性層14可單獨地調諧，並且每層質量層16可具有不同的的質量。當然，本發明的實施例不限於上述示例性實施例，並且可同樣地包括或多或少的主動彈性層14(適於控制不同頻率)並包括或多或少的質量層16(具有不同質量)。
優選地，在致動器，例如主動彈性層14的每一側上是作為電極15的銀的薄層。當電壓施加在這些電極17(這些電極17能夠放置在主動彈性層上的任何地方，優選地放置在主動彈性層的對側)之間時，在主動彈性層14內產生電場。主動彈性層14優選地是在電場的影響下機械地收縮和擴展的壓電材料。
圖2顯示出在電激勵作用下的主動彈性層14的運動。圖2可選擇性地表示圖1示出的主動彈性層14用環氧樹脂膠合在塑料薄板18上和主動彈性層14接觸結構12和質量層16(該質量層16能夠是鉛或其它合適的材料)的點。在主動彈性層14兩側的兩層塑料板18防止任何軸向運動。線30表示在靜止狀態中主動彈性層14的位置而線32表示當施加-V時的主動彈性層14。此外，線34表示當施加+V時的主動彈性層14。如從圖2清楚地見到的那樣，當電壓施加到主動彈性層14上時該主動彈性層14的長度改變，結果，在質量層16的每一側的兩個平面之間的距離改變。DAVA的設計將主動彈性層14的平面內運動轉變成主動彈性層14的平面外運動。圖2擴大了主動彈性層14的形狀在不同的應力構造作用下彎曲的方式，而實際上主動彈性層14的運動微小並因此假定成線性的。
為分析簡單起見，應理解的是波狀構件，例如主動彈性層14(見圖1)構成多個彈簧。在沒有質量16的情況下這些彈簧容易地被壓縮，但是一旦施加質量16，它們就不容易被壓縮。此外，一旦施加的質量16然後分布在多個彈簧上。
圖3顯示出在機械激勵作用下的主動彈性層的運動。尤其地，線40表示在靜止狀態中的主動彈性層14，而線42表示當負載荷施加到主動彈性層14上時的主動彈性層14。此外，線44表示當正載荷施加到主動彈性層14上時的主動彈性層14。當DAVA受機械力約束時，主動彈性層14的長度不改變；但是，主動彈性層14的形狀改變。要指出的是由於忽略質量層16的剪切，所以在仿真中不考慮質量層16的抗彎剛度。
具有重要性地指出的是單位面積上的剛度低，但是，整個DAVA分布在振動結構延伸區域上的剛度高。還重要地指出的是DAVA的剛度(以及質量)並且從而共振頻率可取決於DAVA特定的應用調整；但是，抗彎剛度取決於主動彈性層14的波狀部分的空間波長和振幅，使得較大的波長沿法線方向減小抗彎剛度。還要指出的是DAVA沿垂直方向的抗彎剛度非常高，並且優選地類似於蜂窩結構。此外，DAVA的橫向剛度局部地小，而全局地DAVA具有與具有類似質量的點吸收器相同的剛度。因此儘管主動彈性層14單獨的片非常的柔軟，但DAVA全局地非常耐擠壓。
主動彈性層14的橫向剛度並且從而共振頻率能夠通過主動彈性層14的高度、波狀主動彈性層14的波長、主動彈性層14的厚度以及主動彈性層14電極之間的電分流器調整。具體地，增加主動彈性層14的厚度就減小DAVA的橫向剛度。為了使裝置與(如本發明中那樣的)振動結構的延伸區域一致，該厚度不能增加非常多。能夠修改的第二個參數是主動彈性層14的波長，使得較大的波長降低主動彈性層14的橫向剛度。由于波長與擾動的波長相比應保持得較小，所以該參數的變化也是有限的，否則DAVA可能解除其分布式特性。
主動彈性層14的厚度是為了影響DAVA的剛度能夠調整的另一參數。例如，主動彈性層14越薄，主動彈性層14的剛度越低。修改主動彈性層14的橫向剛度的最終解決方案是使用主動彈性層14的壓電特性。例如，電分流器能夠提供主動彈性層14中剛度的微小改變。因此，當向主動彈性層14提供有效輸入時，就能夠控制主動彈性層14仿佛其機械剛度較小或較大一樣地運轉。
DAVA能夠通過沿著PVDF片或上述的其它類似片的主方向(PVDF具有在有效激勵的作用下應變較大的方向，並且該方向是吸收器和基礎結構的主振動方向)切割這些片來製備。然後，在PVDF片的邊緣優選地去除1至2mm的銀電極。在優選實施例中，丙酮是用於去除銀電極17的非常好的溶劑。第三步是安裝連接到每個電極17的連接器。圖4顯示出到DAVA電極的連接的示意圖。具體地，選擇在主動彈性層14一端的兩面積以支撐鉚釘22。這些面積應只在它們的一側具有電極17。從每個面積去除一個電極17使得鉚釘20隻接觸一個電極17。直徑稍小於鉚釘20的孔在這些面積中切割成，並且每個鉚釘20的頂部焊接到導線22，使得導線22能夠使用鉚接鉗正確地定位。在實施例中，為了提供更堅固的連接塑料24的附加塊能夠放置在主動彈性層14的背面上。然後使用本領域已知的鉚接鉗將鉚釘20放置在鉚釘孔中。附加導線(未示出)連接到其它電極，然後兩根導向焊接到電連接器。由於非常高的電壓能夠驅動DAVA的PVDF主動部分，所以建立該連接所具有的精度是重要的。本領域的技術人員要理解的是在本發明的實踐範圍內可使用許多其它形式的電連接。
給定待阻尼的振動的結構，可以使主動彈性層成合適規格的波狀。這能夠以多種方法實現。一種優選的方法設想將PVDF設置在一組校準測纖之間並將PVDF保持固定就位幾天的時間。塑料片(未示出)可附著到PVDF的任一側(頂或底)以便將PVDF粘附到振動待阻尼的結構，並且將質量粘附到PVDF(例如在塑料片固定到波狀結構之後可將膠水或其它合適的接合密封材料均勻地塗在該片上)。此外，塑料片可用於彈性地將PVDF從振動結構和/或施加的質量隔離。此外，波狀PVDF可定位在泡沫或其它彈性材料內。這能夠通過在PVDF的表面上沉積彈性材料或將PVDF插入到彈性材料中實現。如上說明的那樣，也可使用可選的材料(例如金屬、壓電陶瓷等)代替PVDF。PVDF也可完全彎曲使得波紋包圍本身以便形成支撐質量的管狀結構。在一些被動應用中，其它材料例如塑料或彈簧鋼能夠用於構成如在波狀彈簧層中的管道。
圖5顯示出用於測量DAVA與點吸收器對比的性能的試驗裝置。該相同的試驗還針對仿真的調諧和驗證。噪音發生器40提供頻帶為0至1600Hz的白噪音信號。該信號然後在放大器44處被放大並通過電壓升壓變壓器44。變壓器44的輸出用於驅動PZT，然後該PZT促動支撐梁。雷射速度計46測量沿著梁的法向速度，並且該雷射速度計的輸出由數據採集系統48(例如個人計算機、採集卡及相關的軟體)獲得。然後個人計算機50用於後處理數據。
圖6表示梁的均方速度。該數據與梁的平均動能相關，並且通過對每點的平方速度求和並除以點數(例如23)計算。均方速度以每伏激勵歸一化，並且出現從100Hz至1600Hz。該頻帶不包括在40Hz處的第一模式的梁。圖6除了線50之外的所有線顯示出具有相同質量(例如局部和分布式吸收器具有100g)的振動控制系統。線50表示梁單獨的測量使得能夠順次觀察到梁的第二至第六模式。線52表示具有100g的點吸收器的梁的狀態。該吸收器的共振頻率是850Hz，並對第五模式有影響。該模式分裂成具有較小峰值的兩個共振。注意儘管點吸收器在其附著點減小振動，但點吸收器實際上增加梁的均方速度。通過較好的調諧(吸收器的共振頻率在1000Hz)，這些峰值將向軸線的右邊運動並且以1000Hz為中心。線54表示具有DAVA的梁的狀態。在該試驗中，DAVA用作被動裝置。能夠注意到由DAVA提供的衰減不同於點吸收器。在幾乎所有頻率DAVA提供比點吸收器好的梁振動的全局衰減，尤其在模式共振波峰處。類似的結構顯示在圖7的仿真配置中。圖6的線50、52、54與圖7的線50、52、54相同。對於第三、第四和第六模式也實現了明顯的減少。注意相比之下點吸收器實現了非常小的減少。由圖6中的線55和圖7中的線55指示的附加質量在共振頻率中僅僅表明微小的改變並且只增加少許的阻尼。相同重量的分布式質量未提供與DAVA幾乎同樣多的振動衰減。於是如能夠看到的那樣，DAVA通過使用動態效應(作用力)起作用，以在概念上類似於點吸收器的方式控制梁振動，但在分布面積上，由此其新能改進。
圖6和圖7的仿真清楚地顯示出兩種類型的吸收器，例如點吸收器與本發明的DAVA之間的差值。例如，點吸收器在單一頻率並且在振動結構的單獨點處在減少響應上非常有效。能量僅僅運動到不同的頻帶並產生兩個新的共振。但是，DAVA沒有該缺陷，並且梁的均方振動能量對於梁的所有共振頻率減小且不會出現任何新的共振。因此，DAVA潛式地能夠在不同的頻率同時控制幾個模式。該特性對於模態密實結構例如板的阻尼非常有用。
圖8顯示出使用本發明的例證性DAVA進行的主動控制試驗。控制系統使用作為誤差傳感器的三個加速度計60、帶通濾波器64和前饋LMS(最小均方)控制器62(在DSP(數位訊號處理)板上實現)。振動測量再次用雷射速度計46進行。幹擾還是由用於實現控制器62的相同的DSP產生的白噪音。控制器62通過控制具有DAVA主動部分的梁企圖使誤差傳感器信號最小。控制器所有的輸入和輸出用帶通濾波器64過濾。為了在已知一組輸入的情況下使誤差信號最小，控制算法是在振動控制領域中眾所周知並且使一組N個自適應濾波器最優化的LMS算法。算法能夠用於模擬線性系統。梯度法用於發現與系統輸入的N個過去值相關的最佳重量。用於梯度搜索的誤差信號是系統的真實輸出與自適應濾波器輸出之間的差值。
圖9顯示出測試DAVA性能的控制器和試驗臺的布局。在該試驗中，幹擾信號還是用作基準信號並由圖8的DAVA和每個誤差傳感器(加速度計)60之間的傳遞函數的估計過濾。這些傳遞函數由使用LMS算法的系統識別獲得，並且控制器軟體使用DAVA上的主動輸入使在誤差傳感器位置處的振動最小。該主動控制試驗的參數呈現在表1中。
表1

表1用於主動控制的參數誤差傳感器60分別定位在距梁的中心-7.5」、-1.5」和5.5」處。使用雷射速度計對每英寸梁(例如全部23點)進行振動測量。
均方速度由對每一點響應的速度振幅的平方求和並且取平均值起算。因此均方速度與該梁中振動的全部能量成比例並呈現在圖10中。具體地，圖10顯示出具有本發明的DAVA(不變的質量分布)的主動控制試驗。線70表示在沒有裝置連接到梁上的情況下該梁的狀態，並因此表示用於比較的基線。線72表示在具有連接的DAVA並且該DAVA用作被動裝置(也就是沒有施加控制信號)的情況下該梁的狀態。被動DAVA的結果顯示出在所有共振頻率處全部梁能量的良好的衰減。在該被動構造中獲得的均方速度的減小對100至1600Hz的頻帶是10dB。因此該結果說明DAVA的兩個關鍵被動方面遍及整個梁的振動的控制和在多個頻率同時地控制。這應該與典型地只在一點並且在單一頻率控制振動的傳統點減振器形成對比。在主動控制作用的情況下，獲得在均方速度中附加3dB衰減。由DAVA主動控制的梁的狀態由線74呈現。主動系統性能在減小共振峰值方面非常好，例如，在控制之前最重要的波峰600Hz處獲得20dB的減少。在共振之間，主動控制增強振動(稱為控制漏失)，這能夠容易地通過使用較好的控制器和較多的誤差傳感器校正。在主動控制作用的情況下，該結構不具有共振狀態，並且DAVA向系統增加明顯的阻尼。由於PVDF和吸收器本身的響應，所以在400Hz以下無主動控制。其它主動成分，例如電磁致動器將降低該操作主動頻率。
為了提高DAVA的效率，使質量分布最優化。也就是說，為了提供增強的衰減，質量層16將優選地沿著梁的整個或主要面積的長度變化。變化的質量分布將改變DAVA的局部特性以理想地匹配基礎結構的局部變化響應特性。但是，因為梁/DAVA響應沿著該梁是複雜的，所以有時需要推導出用於選擇質量分布的最優過程。
圖11顯示出具有最優變化質量分布的DAVA。DAVA每部分頂部上的標記指的是彈性PVDF片14相對於壓電驅動片(幹擾)的極性。注意優化過程中使用的梁響應強烈地取決於幹擾位置，並且DAVA的最大無功動態效應出現在與幹擾相反的方向。可改變質量層16的厚度，同時質量保持不變。質量改變可以如連續成分或在如圖11所示的離散區域中。
在另一構造中，可使用具有變化質量特性的多個質量共振層。圖12顯示出具有嵌入如彈簧材料154的泡沫的兩層共振質量層150和152的這種系統的一個布置。要理解質量層能夠是連續的或在離散區域中。這種裝置具有兩個共振的優點，並因此具有振動控制的較寬頻率範圍。圖12顯示出在質量層152較薄的位置具有較大的厚度的質量層150。質量層150或152變化的厚度將提供具有不同共振特性的減振器，並且質量層150和152相對於彼此沿Z軸在相同相對位置的變化的厚度能夠允許同時針對兩個不同的共振。
在圖13所示的另一構造中，將質量層160和162分裂並且在彈簧材料166例如泡沫中位於不同的深度。不同的深度改變支撐每個質量的彈簧材料的剛度。由於質量嵌入的多個深度以及如此的多個彈簧振頻，所以這種布置導致該裝置的多個共振頻率。多個共振頻率導致該裝置在有效頻率上非常寬的寬帶。注意嵌入的離散質量能夠具有任何普通形狀。除了可用於彈簧系統的上述不同材料以外(例如橡膠、玻璃纖維棉絮、彈簧金屬、聚氨酯等)，圖13顯示出可使用許多不同的質量層，質量層可以是離散的(也就是分段的)，並且質量層能夠具有不同厚度的片段。這些層160、162和164能夠以受控方式製造以在指定的頻率指定的位置調諧，但更優選地，能夠施加在隨機方式中從而獲得適於多個共振頻率的減振裝置。此外，圖13所示的裝置能夠在以下討論的主動和被動振動控制系統中使用。
在圖12和13所示實施例上的變體中，能夠將主動成分，例如壓電聚合物和陶瓷以及電磁致動器嵌入彈簧材料中以施加主動力，從而改變質量成分的運動。當與先前討論的電力控制方法一起使用時這種裝置將具有改善的性能。特別地，彈性層內在一個或多個高度與變化的質量結合的主動控制將在許多應用中考慮到明顯改善的振動阻尼。
圖14顯示出質量層170由多孔材料(例如多孔鉛或鋼鐵等等)構成的裝置的另一實施例。通過這種布置，減振器也能夠吸收易於在減振器的表面上通過孔眼174傳播的聲波，以及控制在彈性材料174下的基礎結構的振動。該實施例防止質量層170作用就像聲源(也就是在某些應用中，質量整體的「層」將來自阻尼結構的通過彈性材料發散的聲響信號傳輸到外界環境)。此外，除了由減振器阻尼的來自結構的振動(在下面的彈性層174)以外，來自外界環境的振動或聲響信號也可通過孔眼並且由減振器阻尼。結合圖12和13如上討論的那樣，圖14的構造能夠以主動和被動裝置的方式使用(主動裝置為包括嵌入的PVDF或壓電陶瓷或其它在施加電壓作用下能夠擴展或收縮的材料；被動裝置簡單地包括質量層172和彈性材料174(但也可具有嵌入的彈簧材料(例如金屬等)))。此外，圖14的構造也可如圖13和15所示的在彈性材料內在一個或多個平面處與嵌入的離散質量組合使用，並且離散質量可在尺寸、形狀以及重量方面有變化。
圖15顯示出在彈性材料184中具有嵌入的離散質量層180和182的減振器。圖15示出不同尺寸和形狀的質量的使用。這些能夠隨機地分布以實現共振頻率的寬波段的阻尼，或者它們以規定的圖案施加以將減振器中特定位置的頻率響應調諧到特定的頻率。某些質量可以是滾珠類型的球體，同時其它的可以是扁平薄的矩形。質量的形狀將以如製作者所期望的可控制的不同方法影響對不同振動頻率的響應性。
圖12至15顯示出的減振器能夠通過多種技術製造，其中最簡單的包括塗一層泡沫，沉積一層一體的或離散的質量，後面重複泡沫和質量層過程若干次。可選的是，在彈性材料的製作期間質量層可嵌入彈性材料內。可選的是，可在選定的位置切割彈性材料並且質量片段經由該切口嵌入彈性材料。一旦嵌入，材料的彈性將質量保持在適當的位置並封閉切口。
圖16顯示出DAVA或減振器，其中主動彈簧層由PVDF或塑料狀材料等的管道190構成，分別用於主動或被動應用。由於管狀形狀是彎曲波狀形狀的完整延伸並且沿著吸收器的平面保持曲率，所以電激勵還將想質量提供法向主動輸入。但是，通過該管狀結構，管道的直徑能夠被更容易地調整並具有提供由於泵入和泵出管道的流體的粘滯損失所引起的DAVA或減振器的阻尼的尺寸。
發明的減振器(這種減振器包括至少兩種質量的基體，其中質量與分布式彈性元件相關，分布式彈性元件分別沿著振動結構的面積分布；並且與相應分布式彈性元件相關的相應質量與所述振動結構間隔開)可任選地包括彈性材料(例如聲學泡沫、聲學玻璃纖維、玻璃纖維棉絮、分布式彈簧材料、聚氨酯、橡膠等)，該彈性材料具有嵌入在所述彈性材料內的分布式彈性元件。發明的減振器的實例是例如包括為橡膠的彈性材料和為聚偏二氟乙烯的分布式彈性元件的減振器，和其中所述彈性材料為固體聚氨酯和所述彈性元件為聚偏二氟乙烯的彈性材料的減振器。發明的減振器可任選地包括沿至少一個尺寸具有波形的分布式彈性元件。
在發明的減振器中，質量可粘附到減振器中使用的分布式彈性元件的表面上。在發明的減振器中使用的質量可任選地由分布式離散質量片段組成。在減振器中使用兩個離散質量片段的情況下，任選的所述離散質量片段中的至少兩個相對於彼此任選地在尺寸、形狀和厚度中的至少一個方面不同。在使用離散質量片段和彈性材料的減振器中，離散質量片段可嵌入彈性材料內，例如離散質量片段嵌入彈性材料內的至少兩個不同平面中。在使用離散質量片段和彈性材料的減振器中，離散質量片段可包括在彈性材料表面上的至少一個質量片段和嵌入彈性材料內的另一質量片段。在使用兩個離散質量片段和彈性材料的減振器中，該兩個離散質量片段可在不同的平面嵌入彈性材料。在使用兩個離散質量片段和彈性材料的減振器中，第一離散質量片段可出現在彈性材料的表面上，而第二離散質量片段可嵌入彈性材料內。
減振器中使用的分布式彈性元件可包括一個或多個管狀元件。管狀元件可由例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、金屬、塑料等構成。
減振器中使用的質量可以是被穿孔的。例如，孔眼以質量中的孔眼量足以減少或消除從所述質量層頂部發散的聲振動的方式包括在質量中；以質量中的孔眼量足以允許來自外界環境的聲音通過所述質量層貫穿所述分布式彈性元件的方式包括在質量中；等等。
減振器中使用的質量可以由金屬(例如鉛、鋼等)、塑料、陶瓷、玻璃、纖維質量、碳、固體、凝膠體、纖維等組成。當使用多於一種的質量時，例如在基體中使用兩種或更多的質量，這些質量可以是相同或不同的。
用於發明的減振器的示例性結構是包括多個質量的基體的結構，例如包括一個或多個幾何的規則形狀的質量的基體；包括一個或多個不規則形狀的質量的基體；包括在不同質量放置深度和/或不同的質量與質量間隔的基體。
為了更好地理解本發明以下說明另外的實例，但本發明不限於這些實例。
以下參考實例，討論用于振動控制和聲控制的發明的異質(HG)覆蓋層。
實例I至IV發明的覆蓋層能夠在使用聲音阻尼或振動阻尼材料的任何應用中使用。發明的覆蓋層可代替傳統地在商業或工業噪音控制(其中聲學泡沫被單獨地用作吸收性材料以減少放射和反響)中使用的現有三聚氰胺/聚氨酯泡沫體使用。
有利地，實例發明的HG覆蓋層用於多個目的，包括但不限於減少結構傳遞振動、提供傳輸損耗和減少反響。
在本發明的另一實施例中，HG覆蓋層由彈性材料構成，該彈性材料具有在不同的位置和深度嵌入該材料的至少兩個質量和一個或多個在不同的深度嵌入彈性材料的連續的薄材料層。連續材料層能夠從以下材料系統選擇，例如柔軟質量柵欄(limp mass barrier)、薄彈性金屬板、薄聚合物板或它們的組合。該薄連續體可在周期的長度處分成段，但這些長度遠長於該連續層的厚度。在該實施例中，該實施例能夠構造能夠無支撐結構地懸置在空間中的自由懸掛HG覆蓋層。於是該嵌入的質量對嵌入的薄層起作用以改善其傳聲損失。我們已經測試了這些具有良好結果的布置。現有的聲音阻尼或振動阻尼構造需要連接的結構(象飛機機身一樣)。因此由該實施例設想的該開放標準形式(freestandard version)將該結構接合到其中。
實例I參考圖17和17A，該實例I的HG覆蓋層包括具有位於每個層的一個或多個頂部的質量179的泡沫層171、172、173和174。(在圖17和17A中顯示出四層，但應理解的是根據本發明的覆蓋層中可使用比四層或多或少的層數。)層171、172、173和174通過接合法或試劑，例如膠粘、發泡沫等彼此粘合。層171、172、173和174可具有相同或不同的厚度。層171、172、173和174具有與質量179的深度相關的指定厚度和數量。在層171、172、173和174的每一個中能夠使用相同或不同的泡沫材料。不同的吸聲材料，例如玻璃纖維棉絮可代替在層171、172、173和174中使用的一個或多個中的泡沫使用。
界面粘合劑可使用例如層172和171之間的界面粘合劑178。參考點177處的泡沫，泡沫能夠在整個表面上完全地接觸質量179或部分地接觸質量179。
實例II參考圖18，在實例II中，HG覆蓋層包括位於指定深度和位置的質量189。考慮到材料181(例如泡沫、玻璃纖維棉絮等)的剛度和質量189的重量，質量放置的深度將將嵌入的質量189設計成目標頻率共振確定。質量189放置的位置基於目標模式形狀確定。測量或計算材料181的剛度(例如泡沫剛度)。
質量189的深度確定質量189的共振頻率。位置確定要控制的結構的模式形狀。對於設計的覆蓋層，為多個嵌入的質量189指定一組位置和深度。
實例III參考圖19和19A，在該實例III中，發明的HG覆蓋層包括吸聲材料層191(例如泡沫、玻璃纖維棉絮等)，該吸聲材料191具有位於從泡沫中去芯的孔192中的質量199。然後由吸聲材料(例如泡沫、玻璃纖維棉絮等)製成的塞子193放置在芯部中以將質量199保持在適當的位置。接合法，例如膠粘、發泡沫等用於將保持在適當的位置。圖19A顯示出已經由去掉芯的孔192；插入質量199；和插入塞子193並將塞子193固定在適當的位置形成的完成的HG覆蓋層1999。圖19顯示出在製造圖19A的完成的覆蓋層1999中較早的步驟。
在可選的方法中，吸聲材料191(例如泡沫、玻璃纖維棉絮等)被切狹縫並且質量插入狹縫中到需要的深度(也就是不需要塞子)。接合方法例如膠粘，發泡沫等用於封閉狹縫並且將質量保持在適當的位置。
實例IV參考圖20，發明的HG覆蓋層可包括作為非限制性實例的圓形、彎曲片段、矩形和箱形HG覆蓋層。圓形HG覆蓋層200C包括嵌入的質量209和吸聲材料201(例如泡沫等)。彎曲片段HG覆蓋層200V包括質量209和吸聲材料201。矩形HG覆蓋層200R包括質量209和吸聲材料201。L形截面的HG覆蓋層200L包括質量209和吸聲材料201。箱形截面的HG覆蓋層200B具有空心內部並包括質量209和吸聲材料201。
實例V參考圖21，包括嵌入的質量219和吸聲材料211(例如泡沫、玻璃纖維棉絮等)的發明的HG覆蓋層可包括不同形狀的表面，例如山脊形、曲線形、波形線形和峰形(例如單峰或多峰)。HG覆蓋層還可包括實例I至IV並與它們結合。表面212是彎曲或波形表面的實例。表面213是鋸齒形表面的實例。單楔形214是楔形的實施例。
實例I至V是非限制性實例。可設計和構造包括吸聲材料和嵌入的質量的多種基體。在構造包括吸聲材料和質量的將具有預期的減振效果的基體中，各種形狀可用於質量，例如球形、圓盤形、板形或其它幾何的規則或不規則形狀。質量可以是相同的形狀或不同的形狀。質量可以是相同尺寸或不同尺寸，並且可以是相同重量或不同重量。構造質量的材料的實例是例如金屬、塑料、陶瓷、玻璃、纖維質量、碳等等；固體、凝膠體、纖維等等。質量可在吸聲材料中並且以變化的質量與質量間隔放置在變化的深度處。
當將使用減振器時質量以及它們的重量、尺寸和放置的選擇由所針對的主要頻率確定。減振器(例如HG覆蓋層)能夠調諧成在特定的頻率或頻率組中表明較大的傳輸損耗和/或吸收。質量的尺寸、形狀和重量影響聲音或振動反應。因為在特定的深度放置質量組或多或少的部分「調諧」覆蓋層，所以質量的放置尤其值得注意。HG覆蓋層還能夠在特定應用中通過基體材料(也就是吸聲材料)邊緣附近的質量來提高性能。
減振器(例如HG覆蓋層)能夠由固體材料製作或者具有放置在每一層中特定的位置處的內含物地成層地製作。層能夠在厚度和構造(例如正方形、圓形、橢圓形、矩形等)上變化以滿足預期商業應用的幾何形狀。在指定HG覆蓋層中的層數取決於應用總的可允許的厚度以及共振頻率。HG覆蓋層在層中或固體上變化的形狀包括，例如圓形的、彎曲的、矩形的、L形截而的、箱形的等等。HG覆蓋層中層數由應用、厚度、重量、頻率和/或需要插入的質量的數量確定。包括在HG覆蓋層中的層根據所需的調諧過程能夠具有均勻的厚度或變化的厚度。質量能夠用粘合劑或機械地插入分層材料或固體材料。
HG覆蓋層通過任何合適的方法，包括使用機械夾具或螺釘，使用膠或粘合劑等能夠施加或固定到用于振動控制的結構或裝置上。調諧能夠根據上述的技術預先完成，或可經由經驗方法憑眼力完成，例如通過將HG覆蓋層施加或固定到結構或裝置上，然後將質量(例如鉛或金屬重量；粘性內含體等)插入HG覆蓋層內在不同位置和/或不同高度(靠近或離開該裝置或結構)處的開口或狹縫。
實例VIII圖22a和22b顯示出位於泡沫材料402中的連續或半連續的薄質量層400和400』。泡沫材料402能夠是單塊的(厚的單層)或者是如上詳細描述的多層的。薄質量層400和400』能夠是任何多種包括金屬、塑料、薄彈性質量等的不同材料。薄質量層的主要功能是例如沿X-Y尺寸跨越泡沫材料的長度和寬度，並向泡沫材料提供相當的剛度。僅僅包含嵌入在泡沫中的柔軟質量的柔軟質量柵欄先前已經用於吸收低頻聲響信號和噪音。但是，本發明通過多個在泡沫材料402中的表面上沿著X-Y平面和Z軸分布的嵌入的質量404的內含物顯著地改進這種裝置。如上詳細討論的那樣，設置多個嵌入的質量404用於調整能夠由圖22a和22b所示的裝置阻尼的頻率。這是由於嵌入的質量與連續或半連續的質量層400或400』一起起作用以阻尼振動(例如聲響信號和噪音)。圖形顯示出嵌入的質量402在連續的或半連續的質量400或400』的對側；但是，要理解的是嵌入的質量能夠在一側或對側。由於上述原因，要理解的是由於本發明利用可歸因於嵌入的質量相對於質量層400或400』的彈簧/質量關係的阻尼，並且考慮到重量非常輕的連續的或半兩許的質量層400或400』，所以在圖22a和22b中設想的柔軟質量柵欄比現有的技術明顯地輕。在空間405處的分割允許圖22b所示的材料彎曲成用戶所希望或應用所需要的各種構造。
與直接施加在振動結構例如飛機機身相對於，材料，例如圖22a和22b所示的氈狀裝置具有自立的或懸掛的能力。例如，由於柔軟質量層400和400』吸收振動能量，然後由嵌入的質量404以以上詳細描述的方式阻尼，由此防止帳篷內部或外部產生的聲音或噪音通過材料傳播，所以圖22a和22b所示的材料能夠用於製造安靜或十分安靜的帳篷。設想並將由本領域的技術人員中的一個充分的認識到許多其它應用，例如將該材料放置在轎車或其它車輛的門的內部，將該材料置於房間內部(例如牆壁、從天花板懸掛等)用於阻尼不希望有的聲波，以及許多其它應用。
實例VII(原型)使用用於質量(內含物)的各種形狀、重量、間隔以及深度已製作了原型。已測試了原型。大部分的測試使用6至8克重的內含物，增加材料的總重量在300和400克/16平方英尺之間。測試在所有頻率中，但尤其在低頻和高於100Hz的頻率中顯示出改良的衰減。不同尺寸、布置和重量的內含物的變化的布置已顯示調諧是實際的。測試已在HG覆蓋層上進行，該HG覆蓋層包含多種尺寸和重量，戰略地放置以在特定的頻率增強吸聲性能的內含物。因此，內含物(質量)能夠具有隨機或以圖案放置的統一的形狀和重量或隨機或以圖案放置的多種形狀和重量。
已顯示出包括嵌入質量的基體的HG覆蓋層的目的或使用是以下的一個或多個減少結構傳遞振動，與單獨的基體(聲學)材料相比提供明顯增強的傳輸損耗(TL)，和減少反響。在不會明顯地增加材料地總重量的條件下，內含物在沒有填充物的吸收性材料上增強吸聲性能。比較的測試已驗證了沒有內含物粘合在一起的材料不會給出具有內含物粘合在一起的同一材料的增強的性能。
儘管已經根據本發明的優選實施例描述了本發明，當本領域的技術人員將認識到在所附權利要求的精神和範圍內能夠以變型實踐本發明。
權利要求
1.一種用於在振動結構的延伸區域上控制振動和聲輻射的減振器，包括至少兩個質量體的基體，其中所述至少兩個質量體中的質量體與沿著振動結構的面積定位的分布式彈性元件相關；並且與相應的分布式彈性元件相關的相應質量體與所述振動結構間隔開。
2.如權利要求1所述的減振器，還包括彈性材料，所述分布式彈性元件嵌入所述彈性材料內。
3.如權利要求2所述的減振器，其中所述彈性材料從如下材料構成的組中選擇聲學泡沫、聲學玻璃纖維、玻璃纖維棉絮、分布式彈簧材料、聚氨脂和橡膠。
4.如權利要求1所述的減振器，其中所述分布式彈性元件從如下材料構成的組中選擇聚偏二氟乙烯、壓電陶瓷、金屬、聚合物和機電裝置。
5.如權利要求2所述的減振器，其中所述彈性材料是橡膠，而所述分布式彈性元件是聚偏二氟乙烯。
6.如權利要求2所述的減振器，其中所述彈性材料是固體聚氨酯，而所述分布式彈性元件是聚偏二氟乙烯。
7.如權利要求2所述的減振器，其中所述彈性材料是泡沫或分布式彈簧材料，並且所述分布式彈性元件是聚偏二氟乙烯。
8.如權利要求1所述的減振器，其中所述分布式彈性元件沿著至少一個尺寸具有波形形狀。
9.如權利要求1所述的減振器，其中所述質量體附著在所述分布式彈性元件的表面上。
10.如權利要求1所述的減振器，其中所述質量體由分布式離散質量片段組成。
11.如權利要求10所述的減振器，其中所述離散質量片段中的至少兩個相對於彼此在如下的至少一個中不同在尺寸方面不同；在形狀方面不同以及在厚度方面不同。
12.如權利要求10所述的減振器，其中所述離散質量片段嵌入在所述彈性材料內。
13.如權利要求10所述的減振器，其中所述離散質量片段在至少兩個不同平面中嵌入所述彈性材料內。
14.如權利要求10所述的減振器，其中所述離散質量片段包括在所述彈性材料表面上的至少一個質量片段和嵌入所述彈性材料內的另一質量片段。
15.如權利要求11所述的減振器，其中所述兩個離散質量片段在不同的平面處嵌入所述彈性材料內。
16.如權利要求11所述的減振器，其中所述兩個離散質量片段中的第一個存在於所述彈性材料表面上，而所述兩個離散質量片段中的第二個嵌入所述彈性材料內。
17.如權利要求1所述的減振器，其中所述分布式彈性元件包括一個或多個管狀元件。
18.如權利要求17所述的減振器，其中所述一個或多個管狀元件由聚偏二氟乙烯(PVDF)構成。
19.如權利要求17所述的減振器，其中所述一個或多個管狀元件由從金屬和塑料組成的組中選擇的材料構成。
20.如權利要求1所述的減振器，其中所述質量體是多孔的。
21.如權利要求20所述的減振器，其中所述質量體由金屬組成。
22.如權利要求21所述的減振器，其中所述金屬從鉛和鋼組成的組中選擇。
23.如權利要求20所述的減振器，其中所述質量體中孔眼的量足以減少或消除從所述質量層頂部發出的聲振動。
24.如權利要求20所述的減振器，其中所述質量體中孔眼的量足以允許來自周邊環境的聲音通過所述質量層貫穿到所述分布式彈性元件中。
25.如權利要求1所述的減振器，包括多個質量體的基體。
26.如權利要求25所述的減振器，其中所述基體包括一個或多個幾何形狀規則的質量體。
27.如權利要求25所述的減振器，其中所述基體包括一個或多個形狀不規則的質量體。
28.如權利要求25所述的減振器，其中所述基體包括不同深度的質量體布置和/或不同的質量體與質量體間隔。
29.如權利要求1所述的減振器，其中所述質量體從如下質量體構成的組中選擇金屬、塑料、陶瓷、玻璃、纖維和碳。
30.如權利要求25所述的減振器，其中所述質量體從如下質量體構成的組中選擇金屬、塑料、陶瓷、玻璃、纖維和碳，並且其中所述質量體可以相同或不同。
31.如權利要求1所述的減振器，其中所述質量體從如下質量體構成的組中選擇固體、凝膠體或纖維。
32.如權利要求25所述的減振器，其中所述質量體從如下質量體構成的組中選擇固體、凝膠體或纖維，並且其中所述質量體可以相同或不同。
33.一種製造減振器的方法，至少包括以下步驟當將使用減振器吸收振動時確定待處理的頻率；(b)將多個質量體放置在覆蓋層中不均勻的深度和/或不均勻的質量體與質量體間隔處以將該覆蓋層吸收器調諧到步驟(a)所確定的頻率。
34.如權利要求33所述的方法，其中所述覆蓋層由固體材料製成。
35.如權利要求33所述的方法，其中所述覆蓋層製造成層狀，並且至少一個質量體被放置在層中指定位置處。
36.如權利要求35所述的方法，包括變化的層厚度和/或層構造。
37.如權利要求33所述的方法，其中所述質量體用粘合劑插入所述覆蓋層。
38.如權利要求33所述的方法，其中所述質量體機械地插入所述覆蓋層。
39.如權利要求33所述的方法，其中所述質量體單獨地具有大約6至8克範圍內的重量。
40.如權利要求33所述的方法，其中包括所述質量體的成形的減振器的重量在大約300至400克每16平方英尺的範圍內。
41.如權利要求33所述的方法，其中在覆蓋層中包括各種尺寸、各種重量的質量體。
42.一種減振器，包括三維泡沫材料；多個質量體，這些質量體在所述三維泡沫材料的X-Y尺寸上分布在指定的位置處，並且沿所述三維泡沫材料的z尺寸分布在指定的深度處，所述泡沫材料的所述指定的位置和所述指定的深度和物理或化學屬性允許在指定頻率處的振動阻尼。
43.如權利要求42所述的減振器，其中所述三維泡沫材料由多個泡沫層構造。
44.如權利要求42所述的減振器，其中所述多個質量體中的每一個插入所述三維泡沫材料中的開口。
45.如權利要求44所述的減振器，還包括在每個開口中定位在每個質量體上的泡沫蓋。
46.如權利要求42所述的減振器，其中所述多個質量體的至少一些是金屬的。
47.如權利要求42所述的減振器，其中所述多個質量體的至少一些是凝膠體、液體或纖維。
48.一種用于振動或聲音阻尼的異質材料，包括泡沫材料；連續的或半連續的質量層，該連續的或半連續的質量層嵌入所述泡沫材料內；和一個或多個嵌入質量體，這些質量體在所述泡沫材料內沿著長度或寬度方向定位在變化的位置處並且在變化的深度處。
49.如權利要求48所述的異質材料，其中所述泡沫材料是多層結構。
50.一種異質材料，其中所述連續的或半連續的質量層沿著其長度分段。
51.如權利要求50所述的異質材料，其中分段部位允許彎曲。
52.如權利要求48所述的異質材料，其中所述一個或多個嵌入的質量體在所述連續的或半連續的質量層的相對側上。
53.如權利要求48所述的異質材料，其中所述一個或多個嵌入的質量體在所述連續的或半連續的質量層的相同側上。
54.如權利要求48所述的異質材料，其中所述連續的或半連續的質量層是金屬的。
55.如權利要求41所述的異質材料，其中所述嵌入的質量體具有不同的尺寸和形狀。
全文摘要
用於控制延伸的振動和聲輻射的主動/被動吸收器主要地包括兩層。第一層具有允許沿垂直於其主平面的方向的運動的每單位面積上的低剛度。第二層主要是質量層。該兩個組合層具有靠近主結構其中一個的共振頻率。連接系統的動態性狀使主動/被動吸收器成為被動吸收器；但是能夠電力地促動第一層以誘發沿垂直於第一層的主平面的方向的運動。該附加特性誘發和/或改變質量層的運動，從而改善主動/被動吸收器系統的動態特性。該主動/被動吸收器能夠具有彼此疊置的多個質量層和多個彈性層。此外，質量層能夠是連續的或離散的，並且對於質量層中的片段和/或片斷具有變化的厚度和形狀。
文檔編號H01L41/08GK101036245SQ200580033558
公開日2007年9月12日 申請日期2005年7月29日 優先權日2004年8月2日
發明者克里斯多福·R·福勒, 凱薩琳·孔季拉斯 申請人:維吉尼亞科技智慧財產權公司