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声学元材料面板吸收低频声音

作者:广东丽音声学  日期:2017-06-16  来源:  关注:208

当谈到低频声波, 传统的吸音材料往往是不合需要的体积大,重或较厚。这一挑战启发了法国国家科学研究中心(CNRS)在法国勒芒市的一组研究人员设计专门用于低频声波的亚波长吸收器。

正如本周在AIP出版社的应用物理学报上所述, 最近的物理进步表明在结构化介质中可以大大降低声音的速度, 同时提高材料衰减或减少声音的能力。这些发现使得该组能够设计出通过简单的几何参数来控制声能的总吸收的亚波长谐振器。
 
如其名称所示,四分之一波长谐振器是一个一端封闭的管,当波长等于管的长度的四倍时就会谐振。“换句话说,它在f = 4c / L处共振,其中c是谐振器中的声速,L是其长度”,CNRS的声学家Noé Jiménez解释说。”通过降低谐振器的声速,谐振器的谐振频率和长度都可以大大降低。”在这种情况下,该组通过用亥姆霍兹谐振器加载四分之一波长的谐振器来管理声音的降低。“我们的谐振器类似于封闭的槽纹,喉舌插入主槽的孔中”,Jiménez继续说道。”谐振器内的声速降低使其以更低的频率谐振,而声波的衰减则增加。”

在某种程度上,它的行为方式类似于表面经过热交换优化的加热器,” Jiménez 说。“这些损耗也很大程度上取决于负载谐振器的几何形状。整个结构的吸收是比入射波长小100倍的厚度。”

该小组的工作表明由元材料(合成,定制设计的材料)制成的非常薄的结构可以在几乎每一个入射角度完全吸收非常低频的声音 - 并且它大大超过了传统的声学处理。
 
Jiménez 说:“由于空气本身产生的共鸣和损失,我们预计这些亚波长结构材料的寿命比其他亚波长共振结构的结构寿命更长。”
 
在应用方面,该组的结构允许减小在非常低的频率下吸收声能的声学处理的厚度和重量。Jiménez说:“在飞机,汽车或建筑物中高效节能的经济背景下,这一点尤其重要 - 通常用于减少二氧化碳排放。
 
Jimennez说:“宽带和亚波长吸收剂对于隔音应用很有希望。但是,另一方面,我们开发的面板只是设计的用于反射,所以一旦传输被引入,问题将会变得更具挑战性。”

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