陈龙虎，韩 冬，张文辉，叶俊杰，张景惠，马智宇

（中北大学机械工程学院，山西太原030051）

宽频带低频噪声的特征谱线明显，衍射能力强，能量衰减慢，它会对生产和生活环境带来很大影响。对低频噪声高效、稳定、持续地吸收和削减是一个亟待解决的问题［1］。研究发现，薄膜型［2-4］、空间折叠型［5-7］、声学超表面［8-9］等声学超材料具有高效吸收低频噪声的特性。运用这些超材料结构可以对低频噪声进行降噪处理。梅军等［10］提出了声学超材料薄膜（软）与质量块（硬）两种介质耦合的“暗声学超材料”，它可以有效吸收振动频率为100～1 000 Hz的低频声波。Sanada等［11］提出了一种基于双自由度Helmholtz谐振器的消声器，通过在谐振腔中间位置放置柔性薄膜，将谐振腔的消声峰值一分为二，实现了100～800 Hz频率范围内的降噪。Chen等［12］通过理论计算和仿真分析完善了带质量块声学超材料的等效模型。近年来，诸多基于声学超材料的低频减振降噪结构已被设计和制造出来［13-17］。

然而，上述研究并未完全实现“低频宽带消声，噪声强衰减，消声结构轻质化、小型化”的设计目标。因此，笔者设计了一种穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构，并探究其关键结构参数对消声性能的影响。

1 消声结构的设计

穿孔管与超材料薄膜耦合的消声结构如图1所示。它由超材料薄膜和内径、长度分别为50 mm 和100 mm 的均质微穿孔管组成。在穿孔管上等间距设置圆形通孔，其直径d=3 mm，深度th=1 mm；在穿孔管外包覆一层厚度为0.01 mm 的超材料薄膜，采用铝制边框将其固定于深度为25 mm 的谐振腔的刚性隔板上。……