用于振动和声音辐射控制的有源/无源分布式吸收体

摘要

利用其中遍布有多个离散块状物的热或绝缘材料的弹性层来实现振动或声学声音控制。弹性层可被安装为预先形成的层，或者吹入结构中要求振动或声学声音控制的位置。

权利要求

1.一种用在振动或声学应用中的材料，包括：

松散的声学或热绝缘材料；以及

多个离散的块状物，分布在所述松散的声学或热绝缘材料内，或者在吹操作期间组合且分布在所述松散的声学或热绝缘材料内，所述离散的块状物是与所述松散的声学或热绝缘材料不同的元件且彼此间隔开，所述离散的块状物包括粘性的表面以利于所述离散的块状物遍布于所述松散的声学或热绝缘材料内，并且防止所述离散的块状物落向所述松散的声学或热绝缘材料的底部部分。

2.如权利要求1所述的材料，其中，所述松散的声学或热绝缘材料选自由泡沫、声学玻璃纤维、玻璃纤维絮、分布式弹簧材料、聚氨酯和橡胶组成的组。

3.如权利要求1所述的材料，其中，所述多个离散的块状物包括尺寸和形状不同的块状物。

4.如权利要求1所述的材料，其中，所述多个离散的块状物选自由金属、陶瓷、凝胶和塑料组成的组。

5.如权利要求1所述的材料，其中，所述多个离散的块状物是金属块状物。

6.一种用在振动或声学应用中的材料，包括：

松散的声学或热绝缘材料；以及

多个离散的块状物，分布在所述松散的声学或热绝缘材料内，或者在吹操作期间组合且分布在所述松散的声学或热绝缘材料内，所述离散的块状物是与所述松散的声学或热绝缘材料不同的元件且彼此间隔开，所述离散的块状物选自由金属、陶瓷和凝胶组成的组并且所述离散的块状物每个具有均匀的成分，并且具有粘性的表面。

7.如权利要求6所述的材料，其中，所述多个离散的块状物包括尺寸和形状不同的块状物。

8.如权利要求6所述的材料，其中，所述松散的声学或热绝缘材料选自由泡沫、声学玻璃纤维、玻璃纤维絮、分布式弹簧材料、聚氨酯和橡胶组成的组。

9.如权利要求6所述的材料，其中，所述离散的块状物是金属块状物。

10.一种用在振动或声学应用中的材料，包括：

松散的声学或热绝缘材料；以及

多个离散的金属块状物，分布在所述松散的声学或热绝缘材料内，或者在吹操作期间组合且分布在所述松散的声学或热绝缘材料内，其中所述多个离散的块状物的所述块状物具有的重量范围为每块状物6-8克，以及其中，具有其中分布有所述多个离散的块状物的2

所述松散的声学或热绝缘材料的所述材料具有300-400克/16ft 的重量，以及其中，所述离散的块状物每个具有均匀的成分，并且具有粘性的表面。

11.如权利要求10所述的材料，其中，所述多个离散的块状物包括尺寸和形状不同的块状物。

12.如权利要求10所述的材料，其中，所述松散的声学或热绝缘材料选自由泡沫、声学玻璃纤维、玻璃纤维絮、分布式弹簧材料、聚氨酯和橡胶组成的组。

说明书

用于振动和声音辐射控制的有源/无源分布式吸收体

技术领域

[0001] 本发明一般地涉及一种振动吸收体(vibration absorber)，尤其涉及一种用于控制振动和声波辐射的有源/无源分布式振动吸收体。

背景技术

[0002] 有源和无源噪声降低控制技术为业内熟知，常用于降低和/或控制例如飞机等振动体中的振动和伴随的声波辐射。很多情况下有源噪声降低技术能充分降低振动和噪声，但是成本高昂、控制系统复杂。同样地，已知无源噪声降低技术也能够降低振动和噪声，但是这些无源系统通常又大又重，并且对于低振动频率而言效果差。

[0003] 基本上来讲，有源振动控制系统利用传感器来检测振动体的振动或噪声。传感器将振动或噪声转变为信号，然后将信号转换、放大。转换后的信号被反馈给致动器(或扬声器)，致动器将转换后的信号提供给振动体，从而降低振动或噪声。通常，有源控制系统对于例如1000Hz以下的较低频率有效。

[0004] 为了适当地利用有源控制系统，选择合适的传感器和致动器对于有源控制系统的功能性很关键。也就是说，如果选择的传感器和致动器不合适，有源控制系统就不能适当地转换和放大信号，从而不能充分降低振动体的振动和噪声。此外，将振动体上的传感器和致动器相对于彼此并且相对于与振动结构相关联的振动适当地设置，对于有源振动控制系统的功能也很关键。例如，如果没有将传感器和致动器适当地设置，就不能将转换后的信号适当地放大来消除振动体的振动。此外，具有能够转换信号的正确反馈电路非常重要，因为这种电路确定振动控制的效果及其频率范围。

[0005] 与有源控制系统不同，无源减震系统通常远没有那么复杂和昂贵。但是，这种减震系统体积大，一般只对高于500Hz的较高频率有效。在这样的较高频率下，无源减震系统的尺寸与振动体的振动波长才可以比较。

[0006] 在振动控制系统的实际应用中常常将有源振动系统和无源振动系 统组合起来。但是，这种混合的有源/无源动力学振动控制系统是以经由控制力加给系统的能量为代价来提供比通过无源系统获得的衰减改善的衰减。

[0007] 点调整振动吸收体是将振动体的振动减震的另一种方法。但是，点吸收体在一个点只控制一种频率，因此其功能对于控制振动体的大面积振动而言是有限的。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种分布式有源振动吸收体和一种分布式无源振动吸收体。

[0009] 本发明的另一目的是提供一种分布式有源振动吸收体，包括用于检测振动的传感器、用于得到控制信号的机构、以及利用控制信号实现振动吸收体的前馈和/或反馈控制的机构。

[0010] 根据本发明，提供一种具有多个共振层的分布式有源振动吸收体。在一个实施例中，第一层包括有源弹性层，优选具有较低的每单位面积刚度。第二层是块状物层，粘附在有源弹性层每个波浪形部分的最顶部。接着共振层包括有源弹性层和块状物层的组合。接着多个共振层可设置在彼此的顶部，且这些共振层可具有尺寸和形状(例如球轴承形、薄平坦矩形等等)相同或变化的离散块状物(没有连接、不形成整体“层”的块状物)。在另一实施例中，有源或无源振动层包括弹性材料，例如泡沫、玻璃纤维、聚氨酯、橡胶或类似的材料，块状物层分布在弹性材料中或者固定到弹性材料的表面。块状物层可由尺寸、厚度或形状不同的离散块状物部分组成。此外，致动器，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、压电陶瓷或者其它电子机械装置可嵌入弹性材料内。

[0011] 有源弹性层的刚度低，这允许与其主平面垂直的方向上的运动。有源弹性层也可以被电激活，以在与其主平面垂直的方向上产生运动。这个附加的性质允许控制器引导和/或改变块状物层的运动，从而改善整个系统的动力学性质。这两个组合层可具有取决于主结构和刚度的选择的共振频率，并且优选地，共振频率接近主结构的其中一个。

[0012] 有源弹性层可以是曲线形的聚偏二氟乙烯(PVDF)层；但是，也可以是压电陶瓷、PZT橡胶、电子机械装置等等。此外，有源弹性层可以由完全曲线形的PVDF组成，使得波纹完全环绕，并且变成支撑块状物层的管状结构。有源弹性层包括其表面上的电极，因此当在第一电极与第二电极之间提供电压时，有源弹性层可能被电激活。这种电激活产生电场。进一步构思了有源弹性层可以是压电材料，压电材料在电场的影响下机械地收缩和扩张。因此，当有源弹性层在电场的影响下机械地收缩和扩张时，块状物层的相对两侧的两个平面之间的距离改变。

[0013] 优选地，块状物层的重量不超过振动结构总质量的大约10％，块状物层的厚度与振动结构每单位面积的重量成比例。但是应当理解，块状物层的重量也可以超过振动结构总质量的10％。本发明还构思了块状物层在振动结构具有大幅度的模态(modal)贡献的区域中比在振动结构具有小幅度的模态贡献的区域中更大。

[0014] 块状物层还可以具有恒定的质量和恒定的厚度，或者根据振动体的模态贡献，具有恒定的质量和变化的厚度。优选地，块状物层局部变化响应振动结构的性质，特别是当块状物层的厚度变化时。

[0015] 块状物层还可以在装置的轴向上为离散的，以便与振动结构的变化响应匹配。

[0016] 在另一实施例中，有源弹性层包括粘附在每一侧的塑料板，以防止有源弹性层的轴向运动。

[0017] 因此，可以机械地或电地调整DAVA，以减少不需要的振动和/或声音。第一层用刚度低的有源材料制成，允许用密集材料制成的第二层的运动。各层可以是具有多个共振频率的多个层或者多个离散层，被设计为整体地修改动能的重新分配。此外，本发明的DAVA对于多个频率，在振动结构的全部或大部分面积上控制振动，并且可以被电激活。

[0018] 在另一优选实施例中，本发明提供一种振动吸收体，用于在振动结构的延伸区域上控制振动和声音辐射，这种振动吸收体包括：由至少两个块状物组成的矩阵，其中块状物与分布式弹性元件(例如聚偏二氟乙烯、压电陶瓷、金属、聚合物、电子机械装置等等)相关联，其中分布式弹性元件分别沿着振动结构的区域分布；以及与各个分布式弹性元件相关联的各个块状物，与所述振动结构间隔开。

[0019] 在另一优选实施例中，本发明提供一种制造振动吸收体的方法，至少包括以下步骤：当振动吸收体要用于吸收振动时，识别要处理的频率；以不一致的深度和/或不一致的块状物到块状物间隔，将多个块状物(例如各自的重量范围在约6-8克内的块状物；等等)放置在覆盖物(blanket)(例如用固体材料制成的覆盖物；制成多层的覆盖物，至少一个块状物放置在层中特定的位置；等等)中，以将覆盖物吸收体调整到步骤(a)的识别的频率。可任选地，制造振动吸收体的创造性的方法可包括改变层的厚度和/或层的构造。可任选地，利用接合剂将块状物层插入覆盖物中。可任选地，机械地将块状物层插入覆盖物。在实施制造振动吸收体的创造性方法的优选实例中，所形成的包括块状物的振动吸收体的重量
2
范围约为300-400克/16ft。在制造振动吸收体时，覆盖物中可包括多种尺寸、多种重量的块状物。

[0020] 在本发明的另一实施例中，振动吸收体由三维泡沫材料构成，包括在三维泡沫材料的x-y维度的特定位置和三维泡沫材料的z维度的特定深度分布的多个块状物。特定位置和特定深度所述泡沫材料的物理或化学属性允许以特定频率将振动减震。三维泡沫材料可由多个泡沫层构成。块状物可分布在不同的层(这与z维度上不同的特定深度类似)。块状物可插入三维泡沫材料中的开口，然后用遮盖材料遮盖。或者，如果三维泡沫材料中的开口是狭长切口的形式，狭长切口可简单地封闭块状物顶部，不需要附加的遮盖(任何情况下，能够理解块状物上的遮盖不是必须的，只是设计选择的问题)。尽管下面描述为开口在泡沫材料的单侧，应当理解可以在泡沫材料的相对两侧形成开口。块状物的选择范围很宽，包括金属(铅、钢等等)、以及非金属材料(凝胶、液体、或纤维等等)。

[0021] 在本发明的另一实施例中，将振动吸收体用作例如壁或天花板系统中的热和声音绝缘。本实施例中，多个块状物分布在声学或热绝缘材料中，该声学或热绝缘材料例如设置在住宅或商业建筑使用的壁或天花板系统中的壁骨(stud)之间。在制造过程中，当制造绝缘卷材(roll)时，进行块状物的分布，或者，替代性地，可以将块状物与绝缘材料片一起吹入空间中，使得在将壁或天花板系统绝缘的同时获得块状物的分布。尽管壁和天花板系统是重要的应用领域，但是应当理解，同样的概念可以扩展到在交通工具(船舶、汽车、飞机等等)和工厂中提供声音绝缘。

附图说明

[0022] 通过参照附图对本发明优选实施例的详细描述，能够更好地理解上述及其它目的、方案面和优点，在附图中：

[0023] 图1示出本发明第一实施例的分布式有源振动吸收体(DAVA)的示意图；

[0024] 图2示出在电激发下DAVA的有源弹性层的运动；

[0025] 图3示出在机械激发下DAVA的有源弹性层的运动；

[0026] 图4示出与DAVA的电极的连接的示意图；

[0027] 图5示出用于测量DAVA相比于点吸收体的性能的实验装备；

[0028] 图6示出图5所示实验设备的结果，用100g重的6″分布式吸收体(不激活的)、100g重的点吸收体、以及100g重的分布式块状物层；

[0029] 图7示出表示图5的模拟装备的结果的曲线图；

[0030] 图8示出利用本发明的DAVA进行的有源控制实验；

[0031] 图9示出利用本发明的控制器和实验设备的布局；

[0032] 图10示出采用恒定质量分布DAVA的有源控制实验的结果；

[0033] 图11示出具有最优化变化块状物分布的DAVA；以及

[0034] 图12示出具有块状物层的振动吸收体的剖视图，块状物层具有变化厚度的块状物；

[0035] 图13示出具有块状物层的振动吸收体的剖视图，块状物层具有离散的块状物(不像图12所示是整体的)，此外具有在不同的位置具有不同厚度的块状物；

[0036] 图14示出具有穿孔的块状物层的DAVA，允许在与进行减震的结构相对的DAVA一侧输入的振动声音或者其它振动透入弹性层，并利用弹性层和块状物层的组合将其减震，附加地，图14的结构可用于减少来自块状物层顶部的不必要的声音辐射；

[0037] 图15示出振动吸收体的剖视图，振动吸收体在不同的块状物层具有不同尺寸和形状的离散块状物；

[0038] 图16示出由有源或无源弹簧层支撑的块状物层，弹簧层包括布置在管中的PVDF或者弹性材料；

[0039] 图17示出根据本发明的示例性非均匀的覆盖物(参见实例I)的剖视图；

[0040] 图17A示出图17中的部分的放大示意图；

[0041] 图18示出创造性覆盖物(参见实例II)的剖视图；

[0042] 图19和图19A示出创造性覆盖物(参见实例III)的剖视图；

[0043] 图20示出创造性HG覆盖物(参见实例IV)的多种实例；

[0044] 图21a-c示出其中嵌入了块状物的示例性材料的侧视图，示例性材料的至少一个表面为波浪形、轮廓形、或锯齿形；

[0045] 图22a-b示出HG覆盖物材料的剖视侧视图，HG覆盖物材料包括嵌入的薄块状物层和嵌入的HG块状物；

[0046] 图23示出壁系统，其中包括设置在声学或热绝缘材料中的嵌入的块状物；

[0047] 图24示出天花板系统，其中包括在声学或热绝缘材料中的嵌入块状物；以及[0048] 图25示意性地示出用于将声学或热绝缘材料以及将要嵌入其中的块状物吹入壁或天花板系统中的系统。

具体实施方式

[0049] 本发明的示例性分布式有源振动吸收体(DAVA)优选地限制于能用于将振动中的结构减震的块状物。通常本发明的DAVA重量不超过结构总质量的10％；但是，在应用中DAVA重量可超过结构总质量的10％。对于运动最多且因此具有潜在大的模态分布的区域，希望DAVA的质量比运动少的区域大。此外，如果分布式吸收体在这个区域的局部共振接近扰动的激发频率，那么DAVA的效率更高。对于其它区域，共振频率可以高于这个激发频率，也可以低于这个激发频率。在局部，DAVA与已知的点吸收体具有近似相同的共振频率，使得局部分配的质量是总质量的一小部分，且因此，局部刚度是整体刚度的一小部分。本发明的DAVA是对于多种频率控制振动结构的全部或大部分面积的振动的分布式系统，在一些应用中，优选能够被电激活。

[0050] 图1示出本发明第一实施例的分布式有源振动吸收体(DAVA)的示意图。在优选实施例中，本发明的设计按照两层设计。第一层14是能够被电激活的有源弹性层，每面积的刚度低，优选为厚10μm的聚偏二氟乙烯(PVDF)。第一层14也可以是压电陶瓷、PZT橡胶、金属、电子机械装置等等。有源弹性层14也可以是弹性材料，如嵌入有电致动器(例如层14)的虚线15(例如泡沫)所示。几乎任何材料都可以使用，例如声学泡沫、橡胶、聚氨酯、声学玻璃纤维，电致动器可以是PVDF、PZT橡胶、金属(具有弹簧状性质的金属，例如弹簧钢)、聚合物(具有弹性或弹簧状性质的聚合物，例如塑料)、压电陶瓷、或者其它电子机械装置。

[0051] 为了示例性目的，下面在整个说明书中使用有源弹性层14。但是容易理解，上述材料和其它材料的任一种或者在振动控制领域中公知的多层材料都可以在本发明中等同地实施。此外为了清楚起见，在说明书的剩余部分中相似的元件采用相同的附图标记。

[0052] 仍然参照图1，有源弹性层14优选为曲线形(例如波浪形表面)，以增加运动幅度，降低系统的刚度。在本发明的实施例中，有源弹性层14重量轻，抗弯曲，优选与波纹纸板具有相同的设计特性。第二层16是分布式块状物层(例如吸收体层)，可具有恒定的厚度，可由薄铅板组成。但是容易理解，沿着结构12的全部或大部分面积，在块状物层16内，块状物层16的质量分布可包括一般形状的变化块状物或离散块状物，并且当实施本发明时也可以使用其它合适的薄板材料，例如钢、铝、铅、复合玻璃纤维材料等等。在使用变化块状物分布的实施例中，变化块状物分布会改变DAVA的局部性质，以理想地匹配基础结构的局部变化响应性质。另外容易理解，DAVA并不限于有源弹性层和块状物层的两层系统，也可以是使用在此所述的创造性概念的多层系统，例如，具有至少一个有源弹性层和至少一个块状物层的三层或以上的多层系统。

[0053] 块状物层16设计为结构12重量的10％，块状物层16的厚度直接取决于结构12每单位面积的重量。例如，对于钢梁或钢板，容易计算均匀铅层的最大厚度，忽略有源弹性层14的重量，计算如下：

[0054] hm/hp＝(ρb/ρm)*10％＝78000/11300*10％＝7％

[0055] 因此，对于6.35mm的钢梁，本发明的DAVA的块状物层16的最大厚度为0.44mm。这是假定DAVA覆盖了结构12(例如梁)的全部或大部分面积。通过这个重量限制，有源弹性层14，例如曲线形的PVDF层，应当设置有很低的刚度。这对于低频的控制特别正确。例如，对于1mm厚的块状物层16(用铅制成)，2mm厚的有源弹性层14的刚度为9e+5N/m，以在
1000Hz获得设计共振频率。但是如上所述，DAVA能够对于多种频率控制振动结构的全部或大部分面积的振动。

[0056] 如上面简单所述，容易理解本发明的其它实施例可包括由有源弹性层14和块状物层16组成的多层。通过实例，至少两个有源弹性层14可以与至少两个块状物层16交替堆叠。在另一实施例中，可以单独调整每个有源弹性层14，且每个块状物层16可具有不同的质量，以控制振动结构的不同频率。当然，本发明的实施例并不陷于上述示例性实例，而是可等同地包括更多或更少的有源弹性层14(经调整以控制不同频率)和包括更多或更少的块状物层16(具有不同的质量)。

[0057] 优选地，在致动器(例如有源弹性层14)的每侧是充当电极15的两个薄银层。当在这些电极17(可设置在有源弹性层上任何地方，优选在有源弹性层的相对两侧)之间施加电压时，在有源弹性层14中产生电场。有源弹性层14优选为压电材料，能够在电场的影响下机械地收缩和扩张。

[0058] 图2示出在电激发下有源弹性层14的运动。图2交替示出图1所示的有源弹性层14与两个薄塑料板18上的环氧树脂胶合的点以及有源弹性层14接触结构12和块状物层16(可以是铅或者其它合适的材料)的点。有源弹性层14两侧的两个塑料板18防止任何轴向运动。线30示出静止的有源弹性层14，线32示出当施加了-V时的有源弹性层14。此外，线34示出当施加了+V时的有源弹性层14。从图2可以清楚地看出，当向有源弹性层14施加电压时，有源弹性层14的长度改变，结果，块状物层16每侧的两个平面之间的距离改变。DAVA的设计将有源弹性层14的平面内运动变换为有源弹性层14的平面外运动。
图2夸大了有源弹性层14的形状在不同压力构造下弯曲的方式，实际上，有源弹性层14的运动轻微，且因此假定为线性的。

[0059] 为了简化分析，应当理解，例如有源弹性层14(参见图1)的波纹部件构成多个弹簧。如果没有块状物16，它们很容易压缩，但是一旦施加了块状物16，它们就不容易压缩。此外，一旦施加了块状物16，接着就将该块状物16分布在多个弹簧上。

[0060] 图3示出在机械激发下有源弹性层14的运动。具体而言，线40示出静止的有源弹性层14，线42示出被施以负的负载时的有源弹性层14。此外，线44示出被施以正的负载时的有源弹性层14。当通过机械力抑制DAVA时，有源弹性层14的长度不改变；但是，有源弹性层14的形状改变。注意，因为忽略了块状物层16的剪切，所以在模拟中没有考虑块状物层16的抗弯刚度。

[0061] 重要的是注意到每单位面积的刚度低；但是，分布在振动结构的延伸区域上的整个DAVA的刚度高。此外，重要的是注意到DAVA的刚度(以及质量)且因此DAVA的共振频率可以根据DAVA的具体应用进行调节；但是，抗弯刚度取决于有源弹性层14的波纹部分的空间波长和振幅，使得在法线方向上较大的波长降低了抗弯刚度。还要注意到在垂直方向上DAVA的抗弯刚度极高，优选类似于蜂窝结构。此外，DAVA的横向刚度在局部上较小，整体上来说与质量相似的点吸收体具有相同的刚度。因此，尽管有源弹性层14的单片非常柔韧，但是在整体上DAVA非常抗挤压。

[0062] 通过有源弹性层14的高度、波纹状有源弹性层14的波长、有源弹性层14的厚度、以及有源弹性层14的电极之间的电分流(electricshunt)，能够调节有源弹性层14的横向刚度，从而调节有源弹性层14的共振频率。具体而言，增加有源弹性层14的厚度会降低DAVA的横向刚度。为了使装置保形于振动结构的延伸区域(如同本发明中)，不能大幅增加这个厚度。可修改的第二个参数是有源弹性层14的波长，使得较大的波长能够降低有源弹性层14的横向刚度。因为这个波长与扰动的波长相比应当保持为较小，所以该参数变化也是受限的，否则DAVA会失去其分布式性质。

[0063] 为了影响DAVA的刚度，有源弹性层14的厚度是能够调节的另一个参数。例如，较薄的有源弹性层14能够降低有源弹性层14的刚度。修改有源弹性层14的横向刚度的最后一个方案是利用有源弹性层14的压电性质。例如，电分流能够对有源弹性层14的刚度提供轻微的改变。因此，当向有源弹性层14提供有源输入时，能够控制有源弹性层14，使其表现为机械刚度较小或较大。

[0064] 可通过沿着主方向(PVDF具有在其上应变在有源激发下将大的方向，这个方向是吸收体和基础结构的主要振动方向)切割PVDF板或者如上所述的其它类似的板来制备DAVA。然后，优选在PVDF板边缘上将1至2mm的银电极去除。在优选实施例中，丙酮是去除银电极17的极好溶剂。第三步是安装连接每个电极17的连接器。图4示出与DAVA的电极的连接的示意图。具体而言，选择有源弹性层14一端的两个区域来支撑铆钉20。这些区域应当只在其一侧具有电极17。对于每个区域去除一个电极17，使得铆钉20只接触一个电极17。在这些区域中切割出比铆钉20直径略小的孔，将每个铆钉20的顶部焊接到导线22，使得能够利用铆钉钳(riveting plier)将其适当地设置。在实施例中，将附加塑料片24放置在有源弹性层14后侧上，以提供更坚固的连接。然后利用现有技术已知的铆钉钳将铆钉20放置铆钉孔中。将附加导线(未示出)连接另一个电极，然后将两个导线焊接到电连接器。建立电连接的精确度很重要，因为很高的电压能够驱动DAVA的PVDF有源部分。本领域技术人员能够理解在本发明的实施中可使用很多其它形式的电连接。

[0065] 能够使有源弹性层成波纹状为合适的规范给定的要将振动减震的结构。有多种方式能够实现这个目的。一种优选的方法考虑将PVDF设定在一组校准的钢钉之间，并将它保持在适当位置一段时间。在PVDF的任一侧(顶部和底部)可粘附塑料板(未示出)，以便将PVDF粘附到要将振动减震的结构上，也便于将块状物粘附到PVDF上(例如，当将塑料板粘贴在波纹结构上之后，胶水或其它合适的接合材料能够均匀地施加在塑料板上)。此外，塑料板可用于将PVDF与振动结构和/或施加的块状物电绝缘。此外，波纹状PVDF可设置在泡沫与其它弹性材料中。这可以通过将弹性材料沉积在PVDF的表面上，或者将PVDF插入弹性材料中来实现。如上所述，也可以采用替代性的致动器材料(例如金属、压电陶瓷等等)来代替PVDF。也可以将PVDF完全弯曲，使得波纹将它们包围，从而形成支撑块状物的管状结构。在一些无源应用中，可使用例如塑料或弹簧钢等其它材料来构造如同在波纹状弹簧层中的管。

[0066] 图5示出用于测量DAVA相比于点吸收体的性能的实验装备。这相同的实验目的也是调整和确认模拟。噪声发生器40提供频带为0到1600Hz的白噪声信号。然后这个信号被放大器42放大，并通过升压变压器44。变压器44的输出用于驱动PZT，然后PZT启动支撑梁。激光速度计46测量沿着梁的标准(normal)速度，其输出由数据采集系统48(例如个人计算机、采集卡和相关软件)所获得。然后利用个人计算机50对数据进行后处理。

[0067] 图6表示梁的均方速度。这个数据可关联到梁的平均动能，通过对每个点的平方速度求和，然后除以点数(例如23)来计算出这个数据。均方速度是正规化的每激发伏特，且从100Hz到1600Hz被示出。这个频带不包括梁的第一模式，即40Hz。图6中除了线50之外的所有线示出具有相同质量的振动控制系统(例如，局部和分布式吸收体为100g)。线50示出只有梁的测量，使得能够依次观察梁的第二至第六模式。线52示出使用100g点吸收体的梁的行为。该吸收体的共振频率是850Hz，对第五模式会产生影响。这个模式分裂成两个峰值较小的共振。注意，当点吸收体在其附着点降低振动时，它实际上增加了梁的均方速度。通过更好的调整(吸收体的共振频率为1000Hz)，这些峰值将稍微移向轴的右侧，并以1000Hz为中心。线54示出使用DAVA的梁的行为。该实验中将DAVA用作无源装置。可以看到，DAVA提供的衰减与点吸收体不同。在几乎所有的频率，DAVA相比于点吸收体提供对梁振动的更好的整体衰减，特别是在模态共振峰值处。图7的模拟装备中示出类似的结果。图6的线50、52、54与图7的线50、52、54相同。对于第三、第四和第六模式也获得显著的降低。注意，相比而言点吸收体获得的降低很少。图6中线55和图7中线55表示的添加的块状物在共振频率处只显示轻微的改变，因此只实现了少许的减震作用。重量相同的分布式块状物不能提供与DAVA几乎相同的振动衰减。如图所示，DAVA利用动力学效应(作用力)工作以控制梁的振动，这在概念上类似于点吸收体，不过是在分布式的区域上，因此能够改善性能。

[0068] 图6和图7的模拟结果清楚地显示了两种类型的吸收体，例如点吸收体与本发明的DAVA之间的差异。例如，对于振动结构，点吸收体在单一频率和单个点降低反应特别有效。能量只是移动到不同的频带，并产生两种新的共振。但是，DAVA没有这个缺点，对于梁的所有共振频率，梁的均方振动能量都减小，并且不出现新的共振。因此，DAVA同一时间对不同的频率潜在地能够控制若干种模式。这种性质对于模态上的密集结构(例如板)的减震特别有用。

[0069] 图8示出利用本发明的示例性DAVA进行的有源控制实验。控制系统采用三个加速计60(作为误差传感器)、带通滤波器64、以及前馈LMS控制器62(在C40 DSP板上实现)。用激光速度计46再次进行振动测量。扰动仍然是白噪声，白噪声通过用于实现控制器62的同一个DSP产生。控制器62通过利用DAVA的有源部分控制梁，试图将误差传感器信号最小化。通过带通滤波器64对控制器的所有输入和输出进行滤波。控制算法是振动控制领域中所熟知的LMS算法，该LMS算法将一组N个自适应滤波器最优化，以将知道一组输入的误差信号最小化。可使用该算法来建模线性系统。使用梯度方法来寻找与系统输入的N个过去的值相关联的最佳重量。用于梯度搜索的误差信号是系统的真实输出与自适应滤波器的输出之间的差。

[0070] 图9示出用于测试DAVA性能的控制器和实验设备的布局。在这个实验中，扰动信号也用作基准信号，必须通过DAVA与图8的每个误差传感器(加速计)60之间的传递函数的估计来进行滤波。通过利用LMS算法的系统识别来获得这些传递函数，并且控制器软件利用DAVA的有源输入将误差传感器位置处的振动最小化。这个有源控制实验的不同参数在表1中列出。

[0071] 表1

[0072]误差传感器 3
有源吸收体 1
扰动 PZT补丁(patch)
基准 内置
采样频率 5000Hz
系统ID滤波器系数 120
控制路径滤波器系数 180

[0073] 表1：有源控制的参数

[0074] 误差传感器60分别设置在距离梁中心的-7.5″、-1.5″和5.5″处。利用梁的每一英寸处的激光速度计(例如总共23个)进行振动测量。

[0075] 通过将每个点的响应的速度幅度的平方求且然后取平均来计算均方速度。因此均方速度与梁的振动的总能量成比例，在图10中示出。具体而言，图10示出用本发明的DAVA(恒定质量分布)进行的有源控制实验。线70示出没有附着装置的梁的行为，因此代表基线用于比较。线72示出附着了DAVA的梁的行为，DAVA充当无源装置(也就是没有提供控制信号)。无源DAVA的结果表明在所有的共振频率，梁的总能量很好地衰减。对于100-1600Hz频带，这个无源构造中获得的均方速度的减少是10dB。因此这个结果显示出DAVA的两个关键的无源方

[0076] 面；整个梁的振动控制和同时对多种频率的控制。这与传统的点振动吸收体不同，传统的点振动吸收体通常只控制一个点和单一频率的振动。通过有源控制，在均方速度中获得附加3dB衰减。受DAVA有源控制的梁的行为用线74表示。有源系统的性能在降低共振峰值方面极佳，例如在600Hz时获得20dB的降低，600Hz是控制前最重要的峰值。在共振之间，有源控制增加振动(称为控制溢出)，这通过使用更好的控制器和更多的误差传感器能够容易地纠正。通过有源控制，结构具有非共振行为，DAVA将显著的减震效果附加到系统。在400Hz以下不能获得有源控制，这是因为PVDF的响应和吸收体本身的响应。其它的有源元件，例如电磁致动器能够降低这种操作性有源频率。

[0077] 为了提高DAVA的效率，将质量分布最优化。也就是说，为了提供更大的衰减，优选地沿着梁的全部或大部分面积的长度方向改变块状物层16。变化的质量分布能够改变DAVA的局部性质，以很好地匹配基础结构的局部变化响应特性。但是，因为在梁的方向上梁/DAVA响应很复杂，所以有时候必须得出选择质量分布的最佳处理。

[0078] 图11示出具有最佳变化的质量分布的DAVA。DAVA的每个部分顶部上的标志表示弹性PVDF板14关于压电驱动补丁(扰动)的极性。注意，在优化程序中使用的梁响应强烈取决于扰动的位置，并且DAVA的最大反应动力学效应正好相对于扰动出现。可以改变块状物层16的厚度，同时保持质量恒定。质量变化可以作为连续的元素，也可以在离散的部分中，如图11所示。

[0079] 在另一构造中可使用多个质量共振层，多个质量共振层具有变化的块状物层性质。图12示出这种系统的一个布置，包括嵌入在作为弹簧材料的泡沫154中的两个共振块状物层150和152。能够理解块状物层可以是连续的或在离散的部分中。这种装置的优点在于两个共振，且因此振动控制的频率范围较宽。图12示出在块状物层152相对较薄的位置，块状物层150具有较大的厚度。改变块状物层150或152的厚度能够以不同的共振特性提供振动吸收体，并且在Z轴的同一相对位置改变块状物层150和152相对于彼此的厚度，可允许同时得到两个不同的共振。

[0080] 在图13所示的另一构造中，块状物层160、162和164被分段，且位于弹簧材料166(例如泡沫)的不同深度。不同的深度改变了支撑每个块状物的弹簧材料的刚度。由于多个深度且因此块状物嵌入处的弹簧刚度(spring rate)，所以这样的布置导致装置的多个共振频率。多个共振频率导致装置有效的频率带宽很宽。注意，嵌入的离散块状物可以是任何通用的形状。此外，上述的不同材料可用于弹簧系统(例如橡胶、玻璃纤维絮、弹簧金属、聚氨酯(urethane)等等)。图13示出可使用很多不同的块状物层，块状物层可以是离散的(即分段的)，并且块状物层可具有厚度不同的分段。为了在特定频率、特定位置进行调整，可以以受控的方式制作这些层160、162和164，但是更优选地，以随机的方式施加以便获得适于多个共振频率的振动吸收装置。此外，图13所示的装置可兼用于有源和无源振动控制系统，如下所述。

[0081] 在对图12和图13所示实施例的变化中，可以将有源元件，例如曲线形的压电聚合物和陶瓷以及电磁致动器嵌入弹簧材料中，以施加有源力，改变块状物元件的运动。当结合上述的电控制方法使用时，这种装置可具有改善的性能。特别地，将有源控制与弹性层中一个或多个程度的变化块状物耦合，在很多应用中使得振动减震明显改善。

[0082] 图14示出装置的另一实施例，其中块状物层170由穿孔材料(例如穿孔的铅或钢等等)组成。通过这种布置，振动吸收体也能够吸收入射到它表面的(传播通过穿孔172)的声波，并且控制弹性材料174下面的基础结构的振动。本实施例防止块状物层170成为声源(也就是在一些应用中，块状物的整个“层”会将通过弹性材料发出的声学信号从减震结构传到外部环境)。并且，除了被振动吸收体减震的来自结构(在弹性材料174下面)的振动之外，外部环境的振动或声学信号也可以通过穿孔，且被振动吸收体减震。如上面结合图12和图13所述，图14的构造可兼用于有源和无源装置(有源装置是那些包括嵌入的PVDF或压电陶瓷或其它材料的装置，如果施以电压这些材料会扩张或收缩；无源装置简单包括块状物层172和弹性材料174(但是它们也可以具有嵌入的弹簧材料(例如金属等等)))。
此外，图14的构造也可以如图13和图15所示，在弹性材料中的一个或多个平面结合嵌入的离散块状物使用，离散块状物的尺寸、形状和重量可以改变。

[0083] 图15所示的振动吸收体在弹性材料184中嵌入离散的块状物层180和182。图15示出尺寸和形状不同的块状物的使用。这些块状物可以随机分布，以获得宽范围的共振频率的减震，或者，这些块状物可以施加成预定图案，以将振动吸收体中特定位置处的频率响应调整到特定频率。有些块状物可以是球轴承型的球体，同时另一些块状物可以是平坦的薄矩形。块状物的形状将以不同的方式影响对不同振动频率的响应，这些方式可以按照制造者的需要进行控制。

[0084] 可通过多种技术制造图12至图15所示的振动吸收体，最简单的一种是施加泡沫层，沉积整体的或离散的块状物层，然后重复泡沫和块状物层的处理若干次。或者，可以在制造弹性材料的过程中将块状物层嵌入弹性材料内。或者，可以在选定的位置切割弹性材料，然后经由切口将块状物部分插入弹性材料。一旦插入后，材料的弹性就将材料保持在适当的位置，并封闭切口。

[0085] 图16示出DAVA或振动吸收体，在其中有源弹簧层由PVDF或塑料状材料等等的管190组成，分别用于有源或无源应用。因为管形是弯曲波纹形状的完全扩展，并保持沿着吸收体平面的曲率，所以电激活仍然向块状物提供标准的有源输入。但是，利用管状结构，因为被泵入和泵出管的流体的粘滞损失，更容易调节管的直径，并且更容易改变尺寸来提供DAVA或振动吸收体的减震。

[0086] 创造性的振动吸收体(例如包括至少有两个块状物的矩阵的振动吸收体，其中块状物与分布式弹性元件相关联，其中分布式弹性元件分别沿着振动结构的区域分布；与各个分布式弹性元件相关联的各个块状物与所述振动结构间隔开)可任选地包括弹性材料(例如，声学泡沫、声学玻璃纤维、玻璃纤维絮、分布式弹簧材料、聚氨酯、橡胶等等)，分布式弹性元件嵌入在所述弹性材料内。创造性的振动吸收体的实例例如有，包括弹性材料为橡胶、分布式弹性元件为聚偏二氟乙烯的振动吸收体，其中所述弹性材料为固体聚氨酯、所述分布式弹性元件为聚偏二氟乙烯的振动吸收体。创造性的振动吸收体可任选地包括至少在一个维度为波浪形状的分布式弹性元件。

[0087] 在创造性的振动吸收体中，可将块状物粘附在振动吸收体使用的分布式弹性元件的表面。创造性的振动吸收体使用的块状物可任选地由分布式离散块状物部分组成。当振动吸收体使用两个离散块状物部分时，可任选地，至少两个所述离散块状物部分关于彼此至少是以下的其中一种情况：尺寸不同、形状不同、厚度不同。

[0088] 在使用离散块状物部分和弹性材料的振动吸收体中，可将离散块状物部分嵌入弹性材料内，例如，在至少两个不同平面将离散块状物部分嵌入弹性材料内。在使用离散块状物部分和弹性材料的振动吸收体中，离散块状物部分可包括弹性材料的表面上的至少一个块状物部分，另一个块状物部分嵌入弹性材料内。在使用两个离散块状物部分和弹性材料的振动吸收体中，可在不同的平面上将离散块状物部分嵌入弹性材料内。在使用两个离散块状物部分和弹性材料的振动吸收体中，第一离散块状物部分可位于弹性材料的表面上，第二离散块状物部分可嵌入弹性材料内。

[0089] 振动吸收体中使用的分布式弹性元件可包括一个以上管状元件。管状元件可由例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、金属、塑料等等构成。

[0090] 可以对振动吸收体中使用的块状物进行穿孔。例如，穿孔可包括在块状物中，块状物中大量的穿孔足以降低或消除从所述块状物层顶部发出的声音振动；块状物中大量的穿孔足以允许外部环境的声音通过所述块状物层透入所述分布式弹性元件；等等。

[0091] 振动吸收体中使用的块状物可以由金属(例如铅、钢等等)、塑料、陶瓷、玻璃、纤维(fiber)、碳、固体、凝胶、纤维(fibers)；等等。当使用超过一个块状物时，例如在矩阵中使用两个或多个块状物，这些块状物可以相同或不同。

[0092] 创造性振动吸收体的示例性结构是包括由多个块状物组成的矩阵的结构，例如，包括具有一个或以上几何规则形状的块状物的矩阵；包括具有一个或以上不规则形状的块状物的矩阵；包括不同深度的块状物放置和/或不同的块状物间隔的矩阵。

[0093] 下面提供了更多实例以更好地理解本发明，但是本发明不限于这些实例。

[0094] 下面参照实例，讨论用于振动和声学控制的创造性的非均匀(HG)的覆盖物。

[0095] 创造性的覆盖物的实例I-V可用于使用了声学减震或振动减震材料的任何应用。创造性的覆盖物可用于代替传统上用于商业和工业噪声控制的现有三聚氰胺/聚亚安酯泡沫(其中传统的声学泡沫只用作减少反射和混响的吸收材料)。有利的是，创造性的HG覆盖物的实例用于多个目的，包括但不限于：降低结构性振动，提供传输损耗，并减少混响。

[0096] 在本发明的其它实施例中，HG覆盖物包括弹性材料，在弹性材料中不同的位置和深度嵌入至少两个块状物，并且在弹性材料中不同的深度嵌入一个或以上连续的薄材料层。连续的材料层可以选自下列材料系统的其中一个：例如柔软块状物挡板、薄弹性金属板、薄聚合物板、或者它们的组合。薄连续层可以以周期性的长度分段，但是这些长度远远大于连续层的厚度。本实施例中可以构造自由悬挂HG覆盖物，它能够悬挂在空中不需要支撑结构。然后嵌入的块状物对嵌入的薄层起作用，以改善其声音传输损耗。已经测试了这种布置，获得良好的结果。前述的声学或振动减震构造需要一个结构来附着(就像飞机的机身)。因此，本实施例构思的这种自由标准型式将这种结构集成于其中。

[0097] 在本发明的其它实施例中，HG覆盖物例如设置在住宅或商业建筑的壁或天花板结构中、工业机械或其它设备的外壳内，或者设置在水上、陆上或空中交通工具的门、机翼、外壳以及其它部分内，以充当声学挡板。HG覆盖物可以用商业热绝缘材料或声学绝缘材料制成，其中分布有嵌入的块状物。可以在制造绝缘材料的卷材的过程中分布块状物，并且块状物可分布在一个以上的深度，或者在制造过程中随机简单分布。块状物可具有不同的尺寸、重量和形状。在本实施例的特别变型中，可以将块状物和绝缘材料一起吹入空间中，使得块状物与绝缘材料在壁或天花板结构、或者上述其它结构中的安装一起，同时随机地分布。

[0098] 实例I

[0099] 参照图17和图17A，该实例I的HG覆盖物包括泡沫的层171、172、173以及174，将块状物179设置在一个或多个层的顶部。(在图17和图17A中示出四层覆盖物，但是应当理解，在根据本发明的覆盖物中也可以使用多于或少于四层的其它数量的层。)层171、172、173、174通过接合方法或者例如胶合、起泡沫等试剂来相互附着。层171、172、173、174的厚度可以相同，也可以不同。层171、172、173、174具有与块状物179的深度相关的特定厚度和数量。每个层171、172、173、174中可以使用相同的泡沫材料，也可以使用不同的泡沫材料。在层171、172、173、174的一个或多个层中可使用不同的声学材料(例如玻璃纤维絮)来代替泡沫。

[0100] 可使用界面接合剂，例如层172与层171之间的界面接合剂178。参见点177处的泡沫，它能够在整个表面上完全地接触块状物179或者部分地接触块状物179。

[0101] 实例II

[0102] 参照图18，在实例II中，HG覆盖物包括位于特定深度和位置的块状物189。通过将嵌入的块状物189设计为以目标频率共振，并考虑材料181(例如泡沫、玻璃纤维絮等等)的刚度以及块状物189的重量来确定放置块状物的深度。基于目标模式形状来确定放置块状物189的位置。可以测量或计算材料181的刚度(例如泡沫的刚度)。

[0103] 块状物189的深度确定该块状物189的共振频率。位置确定要控制的结构的模态振型(modal shape)。对于设计好的覆盖物，向多个嵌入的块状物189特定一组位置和深度。

[0104] 实例III

[0105] 参照图19和图19A，在该实例III中，创造性的HG覆盖物包括声学材料191(例如泡沫、玻璃纤维絮等等)层，将块状物199设置在从泡沫挖出的孔192中。然后将声学材料(例如泡沫、玻璃纤维絮等等)制成的插塞193放入核心，以将块状物199保持在适当的位置。利用例如胶合、起泡沫等接合方法将核心保持在适当的位置。图19A示出完成好的HG覆盖物1999，其已通过以下步骤形成：挖出孔192；插入块状物199；插入插塞193并将其固定在适当的位置。图19示出制作图19A中的完成好的覆盖物1999的较早步骤。

[0106] 在替代性方法中，将声学材料191(例如泡沫、玻璃纤维絮等等)切开狭长切口，将块状物插入狭长切口中直到要求的深度(也就是不需要插塞)。利用例如胶合、起泡沫等接合方法将狭长切口封闭，将块状物保持在适当的位置。

[0107] 实例IV

[0108] 参照图20，创造性的HG覆盖物可包括圆形、曲线部分、矩形和盒形的HG覆盖物，作为非限制性的实例。圆形HG覆盖物200C包括嵌入的块状物209和声学材料201(例如泡沫等等)。曲线部分HG覆盖物200V包括块状物209和声学材料201。矩形HG覆盖物200R包括块状物209和声学材料201。L部分HG覆盖物200L包括块状物209和声学材料201。盒形部分HG覆盖物200B具有中空的内部，且包括块状物209和声学材料201。

[0109] 实例V

[0110] 参照图21，创造性的HG覆盖物包括嵌入的块状物219和声学材料211(例如泡沫、玻璃纤维絮等等)，HG覆盖物可包括不同形状的表面，例如屋脊形、曲线形、波浪形和峰形(例如单峰或多峰)。HG覆盖物也可以包括并结合实例I至实例IV。曲线形或波浪形表面的实例是表面212。锯齿形表面的实例是表面213。楔形实例是单楔214。

[0111] 实例I至实例V是非限制性的实例。可设计并构造多个包括声学材料和嵌入的块状物的矩阵。在构造包括声学材料和块状物(将具有期望的振动吸收效应)的矩阵时，对块状物可采用各种形状，例如球形、碟形、板形、或者其它的几何规则形状或不规则形状。块状物的形状可以相同，也可以不同。块状物的尺寸可以相同，也可以不同，并且块状物的重量可以相同，也可以不同。构造块状物的材料的实例包括金属、陶瓷、玻璃、纤维(fiber)、碳等等；固体、凝胶、纤维(fibers)等等。块状物可放置在声学材料的变化的深度，并具有变化的块状物到块状物间隔。

[0112] 当要使用振动吸收体时，通过要处理的主要频率来确定选择块状物和它们的重量、尺寸以及放置。在特定的频率或一组频率下可将振动吸收体(例如HG覆盖物)调整为显示出较大的传输损耗和/或吸收。块状物的尺寸、形状和重量影响声音和振动反应。块状物的放置特别值得注意，因为在特定深度放置一组块状物或多或少的部分“调整”覆盖物。通过块状物与矩阵材料(也就是声学材料)边缘的接近性，在特定应用中HG覆盖物也可以增加性能。

[0113] 可以用固体材料或者在特定位置在每个层中放置内含物的多个层来制造振动吸收体(例如HG覆盖物)。多个层的厚度和构造(例如方形、圆形、椭圆形、矩形等等)可以改变，以适合期望的商业应用的几何形状。具体的HG覆盖物中层的数量取决于应用中总的可允许厚度以及共振频率。不管是多个层还是固体，HG覆盖物变化形状的实例包括圆形、曲线形、矩形、L部分、盒形等等。根据应用、厚度、重量、频率和/或要插入的块状物的要求数量来确定HG覆盖物的层数。根据调整处理的要求，HG覆盖物中包含的层的厚度可以一致，也可以变化。不管是在多层材料还是在固体材料中，可以用接合剂或者机械方法插入块状物。

[0114] 通过适当的方法，包括使用机械夹具或者螺钉，使用胶水或其它粘合剂等等，可以将HG覆盖物施加或固定到用于振动控制的结构或装置上。根据上述技术，可以预先完成调整，也可以通过经验方法立即完成，例如通过将HG覆盖物施加或固定到结构或装置上，然后在HG覆盖物中，将块状物(例如铅或金属重物；粘性内含体；等等)插入不同位置和/或不同深度(靠近或远离装置或结构)的开口或切口中。

[0115] 实例VI

[0116] 图22a和图22b示出设置在泡沫材料402中的连续或半连续(例如分段)薄块状物层400和400’。泡沫材料402可以是整体式的(厚的单层)或者多层的，如上详述。薄块状物层400和400’可以是多种不同材料中的任何一种，包括金属、塑料、薄弹性块状物等等。薄块状物层的主要功能例如是在X-Y维度上跨过泡沫材料的长度和宽度，以为其提供一定的刚度。仅包含嵌入在泡沫中的柔软块状物的柔软块状物挡板已经用于吸收低频声学信号和噪声。但是，通过在泡沫材料402的表面上包括分布在X-Y平面和Z轴上的多个嵌入的块状物404，本发明明显改善了这种装置。如上详述，多个的嵌入块状物404提供对能够通过图22a和图22b所示的装置减震的频率的调节。这是因为嵌入的块状物与连续或半连续的块状物层400和400’共同作用，从而将振动(例如声学信号和噪声)减震。附图示出在连续或半连续的块状物层400和400’的相对两侧的嵌入的块状物402；但是应当理解，嵌入的块状物既可以在单侧，也可以在相对两侧。因为上述原因，应当理解，因为本发明利用了归因于嵌入的块状物404相对于块状物层400和400’的弹簧/块状物关系的减震，所以图22a和图22b所构思的柔软块状物挡板相比于现有技术轻很多，这样就允许更加轻型的连续或半连续的块状物层400和400’。空间405处的分段允许图22b所示的材料弯曲成用户期望或应用所需的各种形状。

[0117] 例如图22a和图22b所示的覆盖物型装置的材料能够自由竖立或悬挂，与直接施加到振动结构(例如飞机机身)相反。例如，图22a和图22b所示的材料可用于制作安静或超安静帐篷，由此防止了帐篷内外产生的声音或噪声传输通过材料，因为柔软块状物层400和400’吸收了振动能量，然后以如上详述的方式通过嵌入的块状物404减震。很多其它应用，例如将这种材料放在汽车或其它交通工具的门内，将这种材料放在室内(例如放在壁上、挂在天花板上)以用于将不需要的声音信号减震，以及很多其它应用由本领域技术人员预见并很好地认识。

[0118] 实例VII(原型)

[0119] 对块状物(内含物)采用各种形状、重量、间隔和深度制造了原型。对原型进行了2
测试。大部分测试使用重6-8克的内含物，将材料的总重量增加在300-400克/16ft 之间。
测试表明，对于所有的频率，特别是低频和高于1000Hz的频率，改善了衰减。不同尺寸、放置和重量的各种放置表明调整是可行的。对包含多种尺寸和重量的内含物的HG覆盖物进行了测试，战略上放置内含物以在特定频率下提高声学性能。因此，内含物(块状物)可以是统一的形状，重量随机放置或者形成图案，也可以是多种形状，重量随机放置或者形成图案。

[0120] 包括嵌入的块状物矩阵的HG覆盖物的目的和使用已经显示出下列效应的一种或多种：减少结构性振动、相比于只有矩阵(声学)材料提供明显增加的传输损耗(TL)、以及减少混响。内含物对于典型的未填充吸收剂材料提高了声学性能，而不需要大幅增加材料的总重量。比较性测试证明，接合在一起而没有内含物的材料与接合有内含物的同样材料相比，不能给出提高的性能。

[0121] 实例VIII

[0122] 标准材料用于私人、工业、商业建筑的壁、地板和天花板内外的热绝缘和声学绝缘。在利用HG覆盖物技术的上述和其它应用中能够提高声学和振动控制性能。图23和图24示出本发明的实施例，其中HG覆盖物500或502分别分布在壁或天花板系统的壁骨504和壁骨506之间。图23中，HG覆盖物500例如设置在石板(sheet rock)壁508与510之间。其它的布置可以是用钢板、木材、混凝土或金属代替石板，可用于工厂、车库、仓库等处。
实际上，所有具有关联内腔的单层或双层壁的构造都可以使用HG覆盖物技术。图24中，HG覆盖物502例如设置在石板512上面。其它天花板应用包括吸声瓦和栅格系统上面的区域。

[0123] 在壁或天花板或相关应用中可使用HG覆盖物系统的两个示例性类型。在第一类型中，声学或热材料是具有一些内部支撑结构的扩展材料。将块状物嵌入声学或热材料中形成HG覆盖物。将HG材料切割成正确的尺寸，以适合腔的尺寸并在壁、地板、或者天花板(包括天花板栅格系统)中隔开。在第二类型的HG覆盖物系统中，声学/热材料是松散的，且被吹入壁、地板的腔中，或者吹入天花板顶部。优选地，在被吹入腔内之前，将块状物添加到声学/热材料中。这样就能够使得块状物遍布于吹入的声学/热材料中。在这个应用(或其它应用)中，优选地，块状物具有随机的形状，和/或具有粗糙的粘性表面，以便它们遍布于材料中而不会落向底部。在一些应用中，带块状物的HG材料可吹入用于安装目的的袋、盒或者其它类型的容器中。

[0124] 本实例中，矩阵材料可以是能够用于热和声学绝缘的任何材料。目前可以购买到几种不同类型的材料作为热或声学绝缘。块状物是与矩阵材料显著不同的元件，可具有任何尺寸、形状、密度、分布，可以用上述材料范围(例如金属、纤维、纤维素、聚合物、凝胶、液体、表皮是固体而内核是液体的块状物等等)内的材料制造。块状物和/或矩阵材料的其中一种和/或两者可以是均匀或非均匀的成分。

[0125] 考虑上述，并参照图23至图25，HG覆盖物500或502优选由分布有嵌入的块状物516的声学或热绝缘材料514组成。例如在通过在形成卷材期间或之后，将块状物516沉积在绝缘中来制造热和/或声学绝缘的卷材的过程中，可以制造HG覆盖物500或502。块状物516的尺寸、重量和形状可以变化。块状物516可以沉积在绝缘材料514的相同或不同深度。图25示出本发明的特别应用，其中利用吹管将声学或热绝缘材料528和块状物530吹入壁系统532。当前，绝缘材料528是例行地吹入壁系统，以便安装。将尺寸、重量和形状可以变化的块状物530加入绝缘材料528，同时将绝缘材料528和块状物530吹入壁系统
532，则在壁系统内块状物530会随机地遍布于绝缘材料528中。组合有随机分布的块状物
530的绝缘材料528的吹入在系统534中在原处产生HG覆盖物。尽管图23至图25构思了在住宅或商业建筑中使用HG覆盖物，但是同样的概念可以扩展到用于机械、汽车、船舶、飞机等等的外壳中。

[0126] 虽然根据优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员能够认识到，本发明可实施为不脱离所附权利要求书的精神和范围的修改。