Page 48 - 《应用声学》2025年第2期

308 2025 年 3 月

M 5 在模态频率研究范围内产生 21 个连续的 摆臂、质量块及框架，薄膜裁剪为直径为100 mm 的
反共振模式。这些反共振模式表现为米字型摆臂、 圆形薄膜。利用 3M 喷胶将无褶皱状态圆形薄膜固
质量块和薄膜之间的反向协调模式。在 214.8 Hz、 定在框架上，等待 3M 喷胶的粘结力充分发挥作用
217.7 Hz、239.1 Hz、241.2 Hz、250.0 Hz、970.2 Hz表 后，再把质量块及摆臂粘在薄膜的中央。粘固好后
现为质量块之间的反向振动；在151.1 Hz、166.5 Hz、 检查整个样品是否会发生松动，如果发生松动，需要
320.7 Hz、441.4 Hz、449.9 Hz、555 Hz、616.3 Hz、 重新进行上述的步骤，直到样品不松动为止。实验
630.7 Hz、637.4 Hz、732.3 Hz、858.6 Hz、874.7 Hz、 样件如图13所示。
880 Hz 表现为米字摆臂和质量块之间的反向振动；
在925.9 Hz、961.7 Hz 表现为薄膜的振动。M 5 内产
生了多重反共振模式并实现了动态平衡。这种多重
反向调节行为导致了入射声能的强烈反射，从而促
使正向和反向声波相互抵消。M 5 结构高度对称，在
5个模型的研究范围内的模态最为丰富，这是M 5 在
5个模型中隔声性能最好原因之一。
仿真选择的是平面波辐射，并不会激发所有的
图 12 实验环境搭建
反共振模式，但是这些反共振模式会在一定程度上
Fig. 12 Experimental environment construction
拓宽 STL 带宽，加大 STL 峰值。由于作用力和反作
用力之间的相互关系，可以观察到这些反共振模式 4.2 摆臂式结构实验分析
下的子单元在相反的方向上振动，振幅几乎相等，但 此 次 隔 声 量 测 试 实 验 的 测 量 频 率 范 围 是
位移相反，从而实现宏观上的力平衡 [38] 。STL带宽 50 ∼ 1000 Hz，在测试前将试件框架的四周贴上
的频率下限和上限取决于相应区域内的模态共振。 一层泡棉，并用凡士林组装阻抗管，以免发生大面积
通过合理设计相应区域内的结构和材料参数，就可 的声音泄露。随后将样品放于阻抗管中测试，实验
以改变反谐振模式，并将 STL 带宽调整到所需的频 结果如图14所示。
率范围内。 同样对比 5 种模型实验样品在 STL 的均值、峰
值和S上的表现，各参数如表3所示。
4 摆臂式结构实验验证
表 3 实验样品数据对比
4.1 实验环境搭建及样品准备 Table 3 Comparison of experimental sam-
ple data
隔声量测试实验选用的仪器为直径 100 mm
的 AWA8551 型 阻 抗 管、 AWA6223 声 校 准 器、 样品 均值/dB 峰值/dB S/Hz
AWA6290B 信号分析仪、AWA5871 功率放大器及 M 1 13.32 27.66 387
M 2 12.18 32.02 308
传声器等，实验环境如图12所示。
M 3 20.41 39.91 709
按照仿真结构的材料以及尺寸来完成实验样
M 4 13.71 28.36 398
品的制作。实验样品制作方式如下：利用铣床加工 M 5 22.34 42.61 747

(a) M  ፇ౞വی (b) M  ፇ౞വی (c) M  ፇ౞വی (d) M  ፇ౞വی (e) M  ፇ౞വی
图 13 样品制备
Fig. 13 Sample preparation