Page 122 - 《应用声学》2020年第3期

442 2020 年 5 月

Labview᧔ᬷѬౢጇፒ NI USB-DAQ9234᧔ᬷӵ

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图 5 四传感器法测试传递损失示意图
Fig. 5 The diagram of four sensors testing transfer loss

声波 A 传递至声学超材料后分成 3 个部分，第 2.4.2 实验平台搭建

一部分被声学超材料吸收，第二部分声波 B 被声学 本文选择声学超材料薄膜与亥姆霍兹腔耦合
超材料反射回来，第三部分 C 透过声学超材料进入 建立如图 6 所示的实验装置。该套测试系统主要由
接收管，声波反射回来形成反射波D。通过4个传感 功率放大器、扬声器、阻抗管、AWA14425 传声器、
器测得声压值分别为P 1 、P 2 、P 3 、P 4 ，得到 NI USB-DAQ9234四通道 IEPE数据采集卡和声学
超材料等组成。4个传声器的距离一定，测量出其声

P 1 = A e jk(X 1 +X 2 ) + B e −jk(X 1 +X 2 ) ,

 压值即可计算出结构的传递损失。四传感器测量法



 P 2 = A e jkX 2 + B e −jkX 2 ,
(6) 提高了低频范围内消声结构的测试精度，更加精准
P 3 = C e −jk(X 3 −d) + D e jk(X 3 −d) , 地测定声波经过消声结构时的传递损失 [7] 。




 −jk(X 3 −d+X 4 ) jk(X 3 −d+X 4 )
 P 4 = C e + D e ,
式(6) 中，A 表示入射声压，B 表示声学超材料反射 ੴܦ٨ ஝૶᧔ᬷӵ ͜ܦ٨ ๗ܦఴቫ
声压，C 表示透射声压，D 表示末端反射声压，d 表
示声学超材料的厚度。从而由式(6)得到 ᫾ઈኮ ̕ඇ᭑Шᑿ

1 P 1 e −jkX 2 − P 2 e −jk(X 1 +X 2 ) 图 6 传递损失测试装置及仪器

A = ,

 2j
 sin(kX 1 ) Fig. 6 The equipment and instruments for testing



 −jk(X 1 +X 2 ) transfer loss
 1 P 2 e − P 1 e jkX 2


B = ,

 2j sin(kX 1 ) 2.4.3 薄膜扭转角度对传递损失的影响
(7)
 1 P 4 e jk(X 3 −d) − P 3 e jk(X 3 −d+X 4 )
 为了研究褶皱型薄膜扭曲角度对传递损失的
C = ,

 2j
 − sin(kX 4 )
 影响，设计如图 7 所示双亥姆霍兹共振腔结构。采



 1 P 3 e −jk(X 3 −d+X 4 ) −P 4 e −jk(X 3 −d)

 用直径为 50 mm 的铜片与超材料薄膜同轴心紧密
D = .

2j − sin(kX 4 )
粘接，扭矩棒与铜片胶接，扭转扭矩棒从而带动薄膜
透射系数为 扭曲。
◦
◦
◦
sin (kX 1 ) P 3 e jkX 4 − P 4 将扭矩棒分别转动 10 、20 和 30 得到如图 8
t p = e jk(X 2 +X 3 −d) . (8)
sin (kX 3 ) P 1 − P 2 e −jkX 1 所示的传递损失曲线。由图 8 中可以看出：随着薄
膜扭转角度的增加，第一峰值基本不变，第二峰值
透射系数的倒数为传递损失：
由 510 Hz 偏移到 540 Hz。系统的传递损失曲线频
TL = −20 lg |t p | . (9) 率整体向低频偏移。因为随着扭转角度增大，薄膜