可设计的音色在元消音器中实现

由同济大学声学研究所的研究人员领导的团队发表在《国际极限制造杂志》上，展示了一种支持密集模式密度和高度可调固有损耗的元消声器，并为宽带中的可设计音色提供了一条新途径。设计的超消音器具有深亚波长厚度(~5cm)，可在500-3200Hz的宽频率范围内实现高效和效率可控的声音衰减以及可设计的音色。

首席研究员之一李勇教授评论说：“音色作为基本的声学元素之一，在确定声音特性方面起着重要作用，而由于固有的色散性质，它的处理对被动机械系统[仍然]具有挑战性的共振。”

“声学超材料的最新进展通过增强性能和压缩尺寸极大地丰富了波浪操纵方法。[此外]，由于增材制造技术的发展，基于超材料的声学设备的构造变得更加可行。所有这些为解决上述挑战提供了可能性。”

第一作者博士生王能银表示，“音色运算对宽带共振的频率选择性和精细调制提出了更高的要求。为了实现可设计的音色，我们首先建立了一个理论模型来分析整体耦合效应，并研究声音基于耦合模式理论和模式匹配方法的超消声器传输损耗研究。

”然后，通过分析传输损耗与模密度和频率之间的关系，发现增加模密度可以加强谐振元件之间的全局耦合效应，从而有效抑制谐振色散特性引起的TL曲线振荡。最后，设计的元消音器通过减轻基频声音成功地调整了音色，相对突出了第一个泛音并使第二个泛音静音。”

这项工作开辟了一条用被动共振控制的声学超材料来操纵音色的基本途径，并可能激发噪声控制工程、阻抗工程和建筑声学中新型多功能设备的发展。

李勇教授说：“这项工作为抑制共振色散的全局耦合调制提供了新的见解，并提出了通过声学元消音器控制模式密度分布、耦合效应和固有损耗的通用有效方法。”

“所提出的设计概念也可用于构建反射型元结构，以在室内声学中得到更广泛的应用。这些结果将有利于开发用于航空发动机和通风系统的多功能高效消声器，并开辟研究可设计音色的途径。”

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