Page 91 - 《应用声学》2023年第2期

第 42 卷 第 2 期 赵晗等： 基于薄膜编码超表面的宽频超薄声散射体 279

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(a) ங࠱ʹᇨਓڏ
max

min

(b) 2400 Hzᄊங࠱ܦڤ (c) 2800 Hzᄊங࠱ܦڤ (d) 3000 Hzᄊங࠱ܦڤ
图 4 散射体示意图与不同频率下散射体的散射声场
Fig. 4 The schematic diagram of the diffuser and the simulated diffuse sound fields of the diffuser
at different frequencies

2400 Hz 2800 Hz 3000 Hz
120 105 90 75 120 105 90 75 120 105 90 75
120 60 120 60 120 60
45 80 135 45 80 135 45
135
80
SPL/dB 40 165 30 15 40 165 30 15 40 165 30 15
150
150
150
0 180 0 0 180 0 0 180 0
(a) ˀՏᮠဋʾங࠱ʹங࠱ܦڤᄊᤊڤܦԍጟૉՔভѬ࣋
2400 Hz 2800 Hz 3000 Hz
120 105 90 75 120 105 90 75 120 105 90 75
120 60 45 135 120 60 45 135 120 60 45
135
SPL/dB 80 165 30 15 80 165 30 15 80 165 30 15
150
150
150
40
40
40
0 180 0 0 180 0 0 180 0
(b) ˀՏᮠဋʾࣱ౜Ԧ࠱ܦڤᄊᤊڤܦԍጟૉՔভѬ࣋
图 5 不同频率下散射体和平板的反射声场的远场声压级指向性分布
Fig. 5 The simulated diffuse sound fields of the diffuser at different frequencies

为了更直观展示散射体的散射效果，进一步计 果进一步证明了所设计的声散射体在宽频范围内
算了散射体在不同频率下的远场声压级指向性分 具有良好的散射能力。
布。为了进行对比，同时计算了对应频率下相同长 为了能够定量分析不同频率下散射体的散
度刚性平板的反射声场的远场声压级指向性分布。 射 效 果， 计 算 并 对 比 了 散 射 体 和 刚 性 平 板 在
图 5(a) 展示了散射体在频率为 2400 Hz、2800 Hz、 2000∼3500 Hz 范围内的散射系数。散射系数的
3000 Hz 平面波入射下的散射声场的远场声压级指 计算公式 [19,24] 为
向性分布的仿真结果。图5(b)展示了刚性平板在上 ( ) 2
∑ M L i /10 ∑ M ( L i /10 2
)
述3 个频率平面波入射下的反射声场的远场声压级 10 − 10
i=1 i=1
指向性分布的仿真结果。从图中可以看出对于上述 D = ∑ M ( ) , (5)
(M − 1) 10 L i /10 2
频率，散射体的远场声压级指向性表现出在几个方 i=1
向内均匀分布的特性，并且和近场的仿真结果具有 其中，L i 代表不同方向的远场的声压级数值，M 为
一定的一致性。而与之相反的，平板的反射声场声 选取的角度的总数。散射系数的大小可以反映出散
压级指向性分布非常集中，中间镜面反射方向的声 射声场的能量均匀程度。高散射系数表明声能量被
压级非常强，明显表现出镜面反射的特性。这些结 更均匀地散射到了不同的方向。与之相反的，如果