Page 159 - 《应用声学》2022年第5期

第 41 卷 第 5 期 陈杰等： 微穿孔介电弹性体薄膜的吸声性能试验分析 835

1.0 在图 12 中， 当 DE 薄膜孔间距减小至 b 2 =
(406, 0.4) 3.5 mm 后，吸声效果相比于孔间距 b 1 = 5 mm
(800, 0.4)
0.8
(368, 0.4) (710, 0.4) 的吸声效果有所提升。在孔间距 b 1 = 5 mm 的吸声
实验中，吸声系数超过 0.5 的吸声频带为 356 Hz 左
0.6
ծܦጇ஝ 右，而在间距改变为 b 2 = 3.5 mm 后，吸声系数超
过 0.5 的吸声频带拓宽至 487 Hz。在穿孔间距继续
800 Hz
0.4
304 Hz
432 Hz 减小至 b 3 = 2 mm 后，吸声效果如图12中短点线所
0.2 示，穿孔薄膜吸声效果有所下降，结构的吸声频带基
δ=4, b  =5 mm, d=0.45 mm
δ=4, b  =5 mm, d=0.55 mm 本都在穿孔间距b 1 = 5 mm的穿孔DE薄膜之下。
δ=4, b  =5 mm, d=0.80 mm
0
200 300 400 500 600 700 800 900 1000
ᮠဋ/Hz 4 结论
图 10 DE 薄膜 (δ = 4，穿孔间距 b 1 = 5 mm) 不同穿
本文针对薄膜型吸声结构低频吸声峰值少且
孔孔径吸声性能对比
窄的问题，设计了一种微穿孔的介电弹性体薄膜吸
Fig. 10 Comparison of sound absorption performance
声体。由本文分析结果可知：
of DE films (δ = 4, perforation spacing b 1 = 5 mm)
(1) 介电弹性体薄膜进行穿孔处理后，其吸声
with different perforation aperture sizes
频带拓宽明显。
(2) 在一定厚度范围内，适当增加穿孔DE薄膜
的初始厚度后，整体吸声性能可得到大幅提升。
(3) 由于介电弹性体薄膜属于超弹性体结构，
从试验分析结果可知，介电弹性体吸声机理与微穿
孔板结构有差异，首先，发现通过面板振动效应可得
(a) b 1 =5.0 mm (b) b 2 =3.5 mm (c) b 3 =2.0 mm
到额外的低频吸声峰值，提升薄膜吸声性能；其次试
图 11 不同穿孔间距的试验结构 验分析结果可进一步验证下一步的介电弹性体薄
Fig. 11 Test structure with different perforation
膜吸声理论建模的准确性和近似程度。
spacing
(4) 对比不同孔径的穿孔 DE 薄膜吸声性能可
在预拉伸比的 DE 薄膜进行不同间距的穿孔实 知，穿孔孔径较小的 DE 薄膜有着更宽的吸声频带
验后，吸声效果对比如图12所示。 和更好的吸声。同时适当进行穿孔间距排布能使结
构有更好的吸声效果。
1.0
(5) 由于介电弹性体薄膜特殊性，通电后其可
0.8 (365, 0.5) (852, 0.5) 根据人为需要来调节结构的吸声带宽。

0.6 参 考 文 献
ծܦጇ஝ 356 Hz
487 Hz
0.4
(385, 0.5) (741, 0.5) [1] 崔洪宇, 杜艳梅, 王海关. 不同形状质量块的声学超材料结构
隔声特性研究 [J]. 舰船科学技术, 2021, 43(5): 33–36.
Cui Hongyu, Du Yanmei, Wang Haiguan. Analysis of
0.2 δ=4, b  =5.0 mm, d=0.45 mm
δ=4, b =3.5 mm, d=0.45 mm sound insulation characteristics of acoustic metamaterial
δ=4, b  =2.0 mm, d=0.45 mm structures with different shaped masses[J]. Ship Science
0
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 and Technology, 2021, 43(5): 33–36.
ᮠဋ/Hz [2] 贺子厚, 赵静波, 姚宏, 等. 薄膜底面 Helmholtz 腔声学超材
图 12 DE 薄膜 (δ = 4，穿孔孔径 d = 0.45 mm) 不 料的隔声性能 [J]. 物理学报, 2019, 68(21): 148–159.
He Zihou, Zhao Jingbo, Yao Hong, et al. Sound insulation
同穿孔间距吸声性能对比
performance of Helmholtz cavity with thin film bottom[J].
Fig. 12 Comparison of sound absorption perfor-
Acta Physica Sinica, 2019, 68(21): 148–159.
mance of DE films (δ = 4, perforation aperture [3] 姬艳露, 吕海峰, 刘继宾. 表面张力对薄膜型声学超材料隔声
d = 0.45 mm) with different perforation spacing 性能的影响 [J]. 功能材料, 2019, 50(1): 1120–1125.