Page 24 - 《应用声学》2019年第6期

第 38 卷 第 6 期 Vol. 38, No. 6
2019 年 11 月 Journal of Applied Acoustics November, 2019

⋄ 研究报告 ⋄

薄膜超构表面声扩散体扩散性能研究 ∗

关淅文 盖晓玲 李贤徽 † 邢 拓 蔡泽农 王 芳

(北京市劳动保护科学研究所 环境噪声与振动北京市重点实验室 北京 100000)

摘要 针对传统的声扩散体结构复杂、加工不便的缺点，该文提出了一种薄膜型声学超材料扩散体，通过有限
元软件建立了扩散体的有限元模型。分析了薄膜张力、质量块大小及背腔深度对声波相位调控的影响，并与传
统施罗德扩散体的扩散性能进行比较，发现调控后的薄膜超构表面声扩散体对声能的吸收降低，并使入射声
能更均匀地向全方向扩散。在相同的尺寸情况下，与传统施罗德扩散体相比，薄膜超构表面声扩散体在所需频
段内扩散性能更优，结构更优，体积更小，质量更轻，加工更方便，更适用于工程应用。
关键词 声散射，薄膜，有限元，扩散系数，声学超结构
中图法分类号: O424 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2019)06-0926-06
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2019.06.003

Diffusion properties of membrane-type metastructure acoustic diffuser

GUAN Xiwen GAI Xiaoling LI Xianhui XING Tuo CAI Zenong WANG Fang

(Beijing Key Laboratory of Environment Noise and Vibration, Beijing Municipal Institute of Labor Protection,
Beijing 100000, China)

Abstract Aiming at the shortcomings of traditional acoustic diffuser structure and inconvenient processing,
a film-type acoustic metamaterial diffuser has been proposed. The finite element model of the diffuser is
established by finite element software. The effects of film tension, mass size, and back cavity depth on the
phase regulation of sound waves were analyzed, and compared with the diffusion properties of traditional
Schroder diffusers, the decrease of the absorption of sound energy by the superficial surface acoustic diffusers
was observed. The incident acoustic energy is more uniformly propagated in all directions. Compared with the
traditional Schroder diffuser, the film superstructure surface acoustic diffuser has better diffusion performance,
better structure, smaller volume, lighter weight and more convenient processing.
Key words Acoustic scattering, Membrane, Finite element, Diffusion coefficient, Acoustic metasurface

2019-03-26 收稿; 2019-05-30 定稿
国家自然科学基金项目 (11604015), 北京市自然科学基金项目 (1172007, 1182011), 北京市劳动保护科学研究所 2019 年改革与发展经
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费自立课题
作者简介: 关淅文 (1994- ), 男, 湖北潜江人, 硕士研究生, 研究方向: 噪声与振动控制。
† 通讯作者 E-mail: lixianh@vip.sina.com