声阻抗梯度变化介质的声学特性研究#杨德森，孙玉，胡博*（哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，哈尔滨150001）510152025303540摘要：声阻抗梯度变化介质是从多层复合介质领域脱颖而出的一种声学介质，它是通过选取具有不同特征阻抗的材料，从阻抗匹配的角度组成特性阻抗成梯度变化的介质，从而获得更好的声学性能。针对水中声学介质的声传播问题，建立了声阻抗梯度变化介质中的声传播模型，对其声学特性进行了研究，推导了声阻抗梯度变化介质的反射、吸声系数的计算公式。通过仿真验证，将声阻抗梯度变化介质与传统均匀介质的声学性能相对比，讨论离散计算中每层介质厚度的选取原则，研究了阻抗分布对介质声学性能的影响，为声阻抗梯度变化介质在水声工程中的应用提供了理论依据。关键词：声阻抗；梯度变化；声学特性中图分类号：TB535ResearchonacousticcharacteristicsofmediawithgradientchangeofimpedanceYANGDe-sen,SUNYU,HUBO(HarbinEngineeringUniversity,ScienceandTechnologyonUnderwaterAcousticLaboratory,Harbin150001)Abstract:Themediawithgradientchangeofimpedanceisanewacousticstructurewhichdevelopedfrommultiplelayerstructures.Withtheprincipleofimpedancematchingmethod,itcanobtainbetteracousticpropertiesbasedonmediawithgradientchangeofimpedanceconsistedofdifferentcharacteristicimpedanceofmaterials.Applingthismediatounderwateracousticstructure,themodelofacousticpropagationinthemediawasestablished.Theacousticpropertieswereinvestigated.Thesoundreflectionandabsorptioncoefficientswereobtained.Thenumericalsimulationshavebeenconducted.Theacousticpropertiesofmediawithgradientchangeofimpedancewerecomparedwithtraditionalhomogeneousmedia.Therulesofthethicknessoflayersandimpedancedistributionwerediscussed,whichprovidethepossibilityofpracticalapplicationintheproject.Keywords:acousticimpedance;gradientchange;acousticcharacteristic0引言声阻抗梯度变化介质是从多层复合介质领域脱颖而出的一种介质，由于它能够使介质表面的输入阻抗与自由空间波阻抗相匹配，同时还具有很高的声衰减性能，近年来梯度声学介质已经成为人们研究的热点问题。在国外，Beretti[1]等人研究了四层结构消声层的声特性，发现在不增加消声材料厚度的情况下，多层结构具有消声和减振功能。Emery[2]对阻抗渐变的多层结构进行了研究，他指出低频时采用不同厚度、阻抗的多层结构可以解决由于层各界面的反射波的干涉而出现的反射系数的峰值问题。在国内，杨雪[3-4]制备了由聚氨酯和无机填料组成的梯度聚氨酯，研究梯度聚氨酯在全入射角下的吸声性能，以及梯度聚氨酯在不同温度和压力下的水声吸声性能。丁律辉[5]对电流变液材料中声传播问题进行了研究，推导了声波在电流变液中的波动方程，得到了电流变液非均匀介质中的声波的传播矩阵，在考虑与海水及钢板阻抗匹配的基础上仅验证了电流变液用于水声吸声的可行性。海军工程大学的王---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---基金项目：长江学者和创新团队发展计划（IRT1228），国家自然科学基金资助课题（11204049）,高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（20122304120023）,中央高校基本科研业务费专项资金(HEUCFR1013).作者简介：杨德森，（1957-），男，教授，水下噪声与减振降噪。yangdesen@hrbeu.edu.cn-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---源升[6-7]等人设计合成了多种不同配方的聚氨酯材料,发现聚合物在溶解过程中能够形成梯度高分子溶液，声波在梯度层中被多次反射吸收，从而实现声波有效衰减。4550虽然国内外学者对声阻抗梯度变化介质结构很关注，但人们的研究内容只限于对不同材料组成的梯度声学介质的制备及可行性研究，而对于声阻抗连续变化介质中声波的传播机理问题，人们并没有作更加深入系统的研究。本文主要针对阻抗梯度变化介质结构的水中声传播问题，设计了声阻抗连续梯度变化的不均...