同济大学声学研究所的研究人员领导的团队在《国际极限制造杂志》上发表了一种元消声器，支持密集的模式密度和高度可调的内在损耗，为宽带中可设计的音色提供了一种新的途径。所设计的元消声器具有深亚波长厚度(~5cm)，可在500-3200Hz宽频率范围内实现高效和效率控制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，在决定声音特性方面发挥着重要作用，而由于共振的固有色散性质，音色的操纵对于被动机械系统来说仍然具有挑战性。”

“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，基于超材料的声学器件的构建变得更加可行。所有这些都为解决上述挑战提供了可能性。”

第一作者博士生王能音说:“音色操作对宽带共振的频率选择性和精细调制提出了更高的要求。为了实现音色的可设计性，我们首先建立了理论模型来分析整体耦合效应，并基于耦合模式理论和模式匹配方法研究了元消声器的传声损失。

然后，通过分析传输损耗与模态密度和频率的关系，发现增加模态密度可以增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，设计的元消声器成功地通过减轻基频声音来调整音色，相对突出第一个泛音，抑制第二个泛音。”

这项工作为被动共振控制声学超材料操纵音色开辟了一条基本途径，并可能激发噪声控制工程、阻抗工程和建筑声学领域新型多功能器件的发展。

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声器操纵模式密度分布、耦合效应和固有损失的通用和有效方法。”

“提出的设计概念也可以用于构建反射型元结构，在室内声学中得到更广泛的应用。这些结果将有利于航空发动机和通风系统的多功能高效消声器的发展，并为可设计音色的研究开辟了一条道路。”

更多信息:王能银等，可设计音色的元消声器，国际极限制造杂志(2023)。引用:可设计音色在元消声器中实现(2023,3月7日)，检索于2023年3月8日，从https://techxplore.com/news/2023-03-timbre-meta-silencer.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。