Page 123 - 应用声学2019年第5期

第 38 卷 第 5 期 张忠刚等： 吸声型薄膜声学超材料低频宽带吸声性能研究 875

超材料对声波频率变化敏感，更适合用单频声源逐 学阻抗管测试系统对其吸声系数进行测试。测试结
频率依次测量，鉴于现有设备性能局限，未能采用单 果与仿真结果显示出了较高的一致性。测试结果同
频声源逐频率测量。 时表明实验样品较吸声海绵拥有更加优良的低频
通过将测试所得质量非对称薄膜声学超材料 宽带吸声性能。在今后的实验中，将设计专用夹具
的吸声系数曲线和吸声海绵的吸声系数曲线对比， 并改进实验设备进一步提高实验样品的制作和测
较常规吸声材料，质量非对称薄膜声学超材料有以 试精度。
下两点优势：首先，质量非对称薄膜声学超材料厚
度小，样品的最厚区域仅为 3 mm，而拥有较良好吸
参 考 文 献
声性能的吸声海绵的厚度至少需要达到50 mm。其
次，由图 14 不难发现，质量非对称型薄膜声学超材
[1] 梅军, 马冠聪, 杨旻, 等. 暗声学超材料研究 [J]. 物理, 2012,
料能够显著吸收100 ∼ 1000 Hz范围内的低频声波， 41(7): 425–433.
而吸声海绵的低频吸声能力则相对较差。 Mei Jun, Ma Guancong, Yang Min, et al. Dark acoustic
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0.50
[2] Kushwaha M S, Halevi P, Dobrzynsky L, et al. Acoustic
0.45
band structure of periodic elastic composites[J]. Physical
0.40
Review Letters, 1993, 71(13): 2022–2025.
0.35
[3] Liu Z Y, Zhang X, Mao Y, et al. Locally resonant sonic
0.30
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0.20
0.15 tic metamaterial with negative dynamic mass[J]. Physical
Review Letters, 2008, 101(20): 2952–2965.
0.10
ܦߦᡔెந [5] Mei J, Ma G, Yang M, et al. Dark acoustic metamateri-
0.05 ծܦ๒፦
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0 200 400 600 800 1000 1200 Communications, 2012, 3: 756.
ܦฉᮠဋ/Hz
[6] Yang M, Meng C, Fu C, et al. Subwavelength total
图 14 薄膜声学超材料与吸声海绵吸声系数曲线对比 acoustic absorption with degenerate resonators[J]. Ap-
plied Physics Letters, 2015, 107(10): 10.1063/1.4930944.
Fig. 14 Comparison of sound absorption coefficient
[7] Chen Y, Huang G, Zhou X, et al. Analytical coupled vi-
curves between membrane sound-absorbing metama- broacoustic modeling of membrane-type acoustic metama-
terial and sound absorption sponge terials: plate model[J]. Journal of the Acoustical Society
of America, 2014, 136(3): 2926.
4 结论 [8] Yang M, Li Y, Meng C, et al. Sound absorption by
subwavelength membrane structures: a geometric per-
本文在传统吸声型薄膜声学超材料的基础上 spective[J]. Comptes Rendus Mécanique, 2015, 343(12):
635–644.
引入质量非对称结构，成功设计制作出拥有低频宽
[9] 程宝柱. 声学超材料的低频声学性能研究 [D]. 西安: 西北工
带吸声能力的薄膜声学超材料实验样品，并利用声 业大学, 2017: 40–50.