薄膜型聲學超材料隔聲特性研究.pdf

1、低頻噪聲具有很強的穿透能力，一直是環(huán)境污染的重要組成部分。受質量密度定律所限制，傳統(tǒng)輕質隔聲材料很難有效隔離低頻噪聲，因而，輕質材料的低頻隔聲問題一直是隔聲領域的瓶頸。近年來，聲學超材料概念的提出為低頻隔聲材料的設計提供了新的思路，而薄膜型聲學超材料在實現輕質低頻隔聲方面具有明顯的優(yōu)勢。目前已有的研究表明：薄膜型聲學超材料能夠顯著提高低頻段的隔聲性能，采用多層疊加可以實現寬頻段的隔聲。然而，薄膜型聲學超材料聲學性能準確預報、隔聲機理、調

2、控規(guī)律、以及輕質寬帶設計等方面還存在大量的基礎問題有待解決。
　　本文緊緊圍繞薄膜型聲學超材料在隔聲應用方面面臨的關鍵理論和技術問題展開研究，研究的主要內容包括：(1)薄膜型聲學超材料的聲振特性計算方法；(2)薄膜型聲學超材料的隔聲機理與調控規(guī)律；(3)薄膜型聲學超材料寬頻段噪聲隔離技術。論文研究取得的主要創(chuàng)新成果包括：
　　1、提出了薄膜型聲學超材料聲振特性解析計算方法，為研究薄膜型聲學超材料隔聲性能提供了有力工具。該方法

3、能夠對組成薄膜型聲學超材料的基本單元進行全面分析，在薄膜型聲學超材料性能預測、調控規(guī)律研究方面具有方便、快捷、有效等優(yōu)點。
　　2、深入分析了各參數對薄膜型聲學超材料隔聲性能的調控規(guī)律，深入揭示了薄膜型聲學超材料的隔聲機理，為薄膜型聲學超材料實現寬頻段噪聲隔離提供了支持。
　?。?）發(fā)現相鄰單元含有不同質量的振子時，可以改善低頻隔聲性能，這為薄膜型聲學超材料的低頻隔聲和多頻段噪聲隔離提供了一條新的思路。
　?。?）發(fā)現

4、雙層薄膜型聲學超材料在特定頻率處，膜結構與中間空氣層組成“質量-彈簧”系統(tǒng)，在入射聲波激勵下發(fā)生共振，透射能量增大，隔聲性能降低，解釋了出現隔聲低谷的根本原因。
　?。?）分析了樣品較大時，框架振動對薄膜型聲學超材料隔聲性能的影響規(guī)律，研究表明：附加質量局域振動形成的隔聲峰不受支撐框架振動的影響，其隔聲峰頻率位置可以通過單個元胞的隔聲峰的頻率位置來預測；通過格柵框架的合理設計，利用框架振動，能夠在更低頻處產生另外一個隔聲峰，從而拓

5、寬整個薄膜型聲學超材料的隔聲帶寬，實現多頻段噪聲的有效隔離。
　?。?）研究發(fā)現：相比圓形重物，環(huán)形重物結構能夠在不降低隔聲帶寬的情況下，實現更低頻的隔聲；采用環(huán)形和圓形組合重物結構，實現多頻段噪聲的隔離。
　　3、初步開展了薄膜型聲學超材料低頻隔聲應用探索，設計并制作了0.8m×0.8m的實驗樣件，并完成了構建了實驗平臺，完成了實驗測試，為薄膜型聲學超材料的工程應用提供了一定經驗。
　　總之，本文主要針對薄膜型聲學超