Page 28 - 《应用声学》2019年第6期

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在本文设计中，可以通过调制每个单元的反射 施罗德扩散体的指向性对比图，其中每个峰代表不
相位来直接操纵反射声场。通过调节薄膜张力和质 同方向上散射声场的扩散瓣。薄膜超材料的反射声
量块质量，可以根据实际需要得到特定的反射波。 场能直接通过操纵胞元的设计进行调节，从图 7 扩
图 7 给出了相同尺寸的薄膜超构表面声扩散体和 散瓣的指向性与扩散性可以看出，薄膜超构表面声
扩散体相较于施罗德扩散体而言，在图示的五个特
90O 90O
120O 60O 120O 60O
定频率内，扩散瓣更多且声能分布更均匀。
150O 30O 150O 30O
3 结论
180O 0O 180O 0O
210O 330O 210O 330O 综上所述，本文基于超材料的波前处理的概念，
240O 300O 240O 300O 提出了一种薄膜超材料扩散体，它能够通过直接操
270O 270O
(a) 1000 HzᘙᒛܦੱஙʹૉՔভ (b) 1000 HzஷᎭॴੱஙʹૉՔভ 纵反射波的波前，以更易操作和更均匀的方式扩散
90O 90O 声能，形成更均匀的期望波场。通过与商业化施罗
120O 60O 120O 60O
德扩散体之间比较的数值结果证明，薄膜超构表面
150O 30O 150O 30O
扩散体优于施罗德扩散体，在更宽的频带内能产生
180O 0O 180O 0O
更均匀的反射波。黏度的影响可以忽略不计，因为
210O 330O 210O 330O 边界层厚度远小于元件的宽度。因此，可以通过调
240O 300O 240O 300O 整单个元件的尺寸来进一步扩大带宽，这是本文设
270O 270O
(c) 1500 HzᘙᒛܦੱஙʹૉՔভ (d) 1500 HzஷᎭॴੱஙʹૉՔভ 计的另一个独特优点。设计简单，性能更优，本文提

90O 90O 出的扩散器更有望在工程应用上提供一条途径。
120O 60O 120O 60O
150O 30O 150O 30O
参 考 文 献
180O 0O 180O 0O
210O 210O [1] Schroeder M R. Diffuse sound reflection by maximum
330O 330O
length sequence[J]. Journal of the Acoustical Society of
240O 300O 240O 300O
270O 270O America, 1975, 57(1): 149–150.
(e) 2000 HzᘙᒛܦੱஙʹૉՔভ (f) 2000 HzஷᎭॴੱஙʹૉՔভ [2] Schroeder M R. Binaural dissimilarity and optimum ceil-
ings for concert halls: more lateral sound diffusion[J].
90O 90O
120O 60O 120O 60O Journal of the Acoustical Society of America, 1979, 65(4):
150O 30O 150O 30O 958–963.
[3] Cox T J, Lam Y W. Prediction and evaluation of the scat-
180O 0O 180O 0O tering from quadratic residue diffusers[J]. Journal of the
Acoustical Society of America, 1994, 95(1): 297–305.
210O 330O 210O 330O
[4] Cox T J. The optimization of profiled diffusers[J]. Jour-
240O 300O 240O 300O nal of the Acoustical Society of America, 1995, 97(5):
270O 270O
2928–2941.
(g) 2500 HzᘙᒛܦੱஙʹૉՔভ (h) 2500 HzஷᎭॴੱஙʹૉՔভ
[5] D’Antonio P. The reflection phase grating: design the-
90O 90O ory and application[J]. Journal of the Audio Engineering
120O 60O 120O 60O
Society, 1984, 32(4): 228–238.
150O 30O 150O 30O
[6] D’Antonio P, Konnert J. QRD diffractal: a new one-or
two-dimensional fractal sound diffusor[J]. Journal of the
180O 0O 180O 0O
Audio Engineering Society, 1992, 40(3): 117–129.
210O 210O [7] Angus J A S. Sound diffusers using reactive absorption
330O 330O
grating [C]. 98th Convention Audio Engineering Society,
240O 300O 240O 300O
270O 270O 1995, 43: 390.
(i) 3000 HzᘙᒛܦੱஙʹૉՔভ (j) 3000 HzஷᎭॴੱஙʹૉՔভ [8] Angus J A S. Using modulated phase reflection gratings
to achieve specific diffusion characteristics[C]. 99th Con-
图 7 薄膜声扩散体与施罗德扩散提指向性对比图
vention Audio Engineering Society, 1995, 43: 1097.
Fig. 7 Contrast of directivity of film acoustic dif- [9] Cox T J, D’Antonio P. A brief history of room acoustic
fuser and Schroder diffusion diffusers[J]. Acoustics Today, 2006: 18–25.