本发明专利技术提供一种声学结构。在该声学结构中，通过落入开口部分的入射波与由于响应于该入射波在中空部件内发生共振而从开口部分辐射的反射波之间的干涉来实现声音吸收效果，例如在开口部分的正面方向形成声音吸收区域。通过上述干涉和入射波与从开口部分辐射的声波之间的干涉之间的相互作用来实现声音散射效果，例如在声音吸收区域附近形成声音散射区域。认为这种声音散射效果是由于从开口部分辐射的声波与从反射面辐射的声波之间的相位差而在不垂直于开口部分和反射面的倾斜方向上产生的气体分子的运动能量的流动实现的。与共振频率的波长相比，声学结构在厚度（ｚ）方向的尺寸足够小，因此，所述声学结构将不会很大程度地使安装空间变窄。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于吸收和散射声音的技术。
技术介绍
在礼堂、剧院等声学空间中，安置用于散射声音的声学结构从而去除诸如多次回声之类的声干涉。例如，日本专利申请公开No. 2002-30744公开了一种声学结构，其中形成 沿一个方向延伸的空腔，并且其中布置了多个部件，每个部件都具有开口，该开口使得该空 腔与外部空间连通。一旦声波进入该空腔，则通过多个部件的开口被再次辐射，从而可以实 现声音散射效果。对于相对小的空间，诸如普通房子的起居室或客厅、会议室或音乐室，则不仅要求 实现合适的声音散射效果，还要实现合适的声音吸收效果。然而，如果在有限空间内分别提 供用于实现声音散射效果的声学结构以及用于实现声音吸收效果的声学结构，那么各个声 学结构将会占据很大空间。而且，如果使用诸如毛毡之类的多孔声音吸收材料来制造声学 结构，从增强低频带的声音吸收效果的观点来看，声学结构将会增大其厚度方向上的尺寸 并且由此进一步使得有限空间变窄。
技术实现思路
根据前述问题，本专利技术的目的在于提供一种改进的技术，该技术在避免声学结构 的尺寸增大的同时，不仅可以在宽频带上有效地散射声音而且还可以在宽频带上实现声音 吸收效果。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种声学结构，其包括共振腔，具有沿一个方 向延伸的中空区域，所述中空区域经由开口部分与外部空间连通；以及反射面，被布置成靠 近所述开口部分并且面对所述外部空间，其中入射声波从所述外部空间落入所述开口部分 并且落在所述反射面上。当所述反射面响应于入射声波辐射反射波时，所述共振腔响应于 入射声波而发生共振并且经由所述开口部分辐射相位不同于来自反射面的反射波的相位 的反射波。而且，通过将所述开口部分的声阻抗率除以所述开口部分的介质的特性阻抗计 算出的值的实部几乎为0。在本专利技术的共振腔的开口部分靠近反射面定位的声学结构中，反射面处的反射波 和声学结构的开口部分处的反射波相互干涉，并且开口部分和反射面上的反射波的相位在 开口部分和反射面之间的边界区域中变得彼此不连续，从而引起气体分子的流动并且由此 可以实现声音散射效果。优选的是开口部分相对于反射面不平行。而且，通过由气体分子 的流动引起的能量损耗可以实现声音吸收效果。而且，通过共振现象，反射波的幅度相互抵 消，从而在靠近开口部分的外部空间中，可以在包括低频带的宽频带范围内实现很强的声 音吸收效果。在优选实施例中，当反射面辐射响应于入射声波的反射波并且共振腔辐射基于共 振的反射波时，通过将开口部分的声阻抗率除以开口部分的介质的特性阻抗计算出的值的绝对值小于1。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种声学结构，其包括共振腔，具有沿一个方 向延伸的中空区域，所述中空区域经由开口部分与外部空间连通，并且反射面靠近所述开 口部分定位并且面对所述外部空间，其中，当所述反射面辐射反射波时，所述共振腔响应于 所述入射声波发生共振并且经由所述开口部分辐射相位不同于来自所述反射面的反射波 的相位的反射波。而且，在所述共振腔的中空区域与所述开口部分之间提供声压均勻分布 的气体层，并且所述开口部分中的介质粒子的运动速度的绝对值大于所述中空区域与所述 气 体层之间的边界面上的介质粒子的运动速度的绝对值。根据本专利技术的又一方面，提供了一种用于计算声学结构的设计条件的程序，所述 声学结构包括共振腔，具有形成在所述共振腔的内部并且沿一个方向延伸的中空区域，所 述中空区域经由开口部分与外部空间连通；以及反射面，其被布置成靠近所述开口部分并 且面对所述外部空间，所述程序使得计算机以如下方式执行计算所述共振腔与所述开口部 分的设计条件的步骤在来自所述外部空间的入射声波落入所述开口部分并落在所述反射 面上的情况下，并且在响应于所述入射声波所述反射面辐射反射波并且所述共振腔通过开 口部分辐射相位不同于来自所述反射面的反射波的相位的反射波的情况下，使得通过将所 述开口部分的声阻抗率除以所述开口部分的介质的特性阻抗计算出的值的实数部分接近 O0根据本专利技术的又一方面，提供一种设计设备，其包括计算声学结构的设计条件的 计算部分，所述声学结构包括共振腔，具有形成在所述共振腔内部并且沿一个方向延伸的 中空区域，所述中空区域经由开口部分与外部空间连通；以及反射面，其被布置成靠近所述 开口部分并且面对所述外部空间，所述计算部分以如下方式计算所述共振腔和所述开口部 分的设计条件在来自所述外部空间的入射声波落入所述开口部分并且落在所述反射面上 的情况下，并且在响应于所述入射声波所述反射面辐射反射波并且所述共振腔经由所述开 口部分辐射相位不同于来自反射面的反射波的相位的反射波的情况下，使得通过将所述开 口部分的声阻抗率除以所述开口部分的介质的特性阻抗计算出的值的实数部分接近0。根据本专利技术的又一方面，提供一种用于设计声学结构的方法，所述声学结构包括 共振腔，具有形成在所述共振腔内部并且沿一个方向延伸的中空区域，所述中空区域经由 开口部分与外部空间连通；以及反射面，其被布置成靠近所述开口部分并且面对所述外部 空间，该方法包括以如下方式设计所述共振腔和所述开口部分在来自所述外部空间的入 射声波落入所述开口部分并且落在所述反射面上的情况下，并且在响应于所述入射声波所 述反射面辐射反射波并且所述共振腔经由所述开口部分辐射相位不同于来自反射面的反 射波的相位的反射波的情况下，使得通过将所述开口部分的声阻抗率除以所述开口部分的 介质的特性阻抗计算出的值的实数部分接近0。以上述方式构造的本专利技术可以在有效地避免所述声学结构的尺寸增大的同时在 宽频带上实现声音吸收和声音散射。下面将描述本专利技术的实施例，但是应该理解，本专利技术并非限于所述实施例，并且在 不脱离基本原理的情况下本专利技术的各种变型都是可行的。因此，本专利技术的保护范围仅由所 附权利要求确定。附图说明为了更好地理解本专利技术的目的和其他特征，以下参考附图更具体地描述本专利技术的 优选实施例，其中图1是示出了本专利技术的声学结构的实施例的外形的透视图；图2是在图1的箭头II的方向上截取的声学结构的示图；图3是沿图1的线III-III截取的中空部件的截面图；图4是当共振腔发生共振时中间层的工作情况的截面示意图；图5A和图5B是发生共振时中间层的工作情况的示意图；图6是示出了声阻抗率ζ与相位变化量Φ之间的关系的示图；图7是示出了声阻抗率ζ与复数声压反射系数的幅值|R|之间的关系的示图；图8是示出了声阻抗率ζ的虚数部分的绝对值的频率特性的示图；图9Α和图9Β是示出了 | πι(ζ) |低于给定值时频率百分比与面积比rs之间的关 系的示图；图10是通过共振产生并经由中空部件的开口部分辐射的反射波以及从反射面所 辐射的反射波的示意图；图11是发生共振时在中空部件的开口部分中以及其周围的反射波的工作情况的 示意图；图12是第一变型的声学结构的截面图；图13A到图13C是第一变型的声学结构的截面图；图14A到图14D是第二变型的声学结构的示图；图15是第三变型的声学结构的截面图；图16A和图16B是第四变型的声学结构的示图；图17是第五变型的声学结构的截面图；图18是第六变型的声学结构的截面图；图19A和图19B是第七变型的声学结构的示图；图20是第八变型的声学结构的截面图；以及图21是示出了用于计算声学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种声学结构，包括：共振腔，具有沿一个方向延伸的中空区域，所述中空区域经由开口部分与外部空间连通；以及反射面，被布置成靠近所述开口部分并且面对所述外部空间，其中，来自所述外部空间的入射声波落入所述开口部分并且落在所述反射面上，其中，当所述反射面响应于所述入射声波而辐射反射波时，所述共振腔响应于所述入射声波而发生共振并且经由所述开口部分辐射相位与来自所述反射面的反射波的相位不同的反射波，并且其中通过将所述开口部分的声阻抗率除以所述开口部分的介质的特性阻抗计算出的值的实部几乎为０。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤森润一，本地由和，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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