低频噪声因其独特的穿透作用,影响了装备的隐身、隐声性能,对传统的降噪材料与结构提出了挑战。声学超材料的出现为声学工程中低频噪声控制困难的问题提供了一种新的解决方案。本文在分析声学超材料的工作原理、声学性能的基础上,针对传统声学超材料工作原理单一、带隙无法调节的弊端,设计了一种兼有亥姆霍兹共振效应和弹簧质量共振效应的双局域共振效应的声学超材料结构,当噪声频率与亥姆霍兹共振腔的共振频率和弹簧质量系统的共振频率相同时,分别发生局域共振,将声能转换为动能,实现低频噪声控制。首先,研究了一种压电振子与柔性薄膜耦合具有双局域共振效应的压电型声学超材料结构及其控制方法。采用理论研究和仿真分析的方法,设计出声学超材料结构,建立双局域共振声学超材料的等效数学模型。仿真结果表明,声学超材料的传递损失分别在50Hz和390Hz处出现了共振峰值,表现出明显的双局域共振效应,当噪声频率与超材料的双局域共振频率相同时,分别发生局域共振,将声能转换为动能,从而降低这两个频率成分的噪声。研究揭示了弹簧质量系统与亥姆霍兹共振系统的共振耦合规律,使声学超材料能够根据噪声频率的变化自适应调节自身结构参数,增强对于低频声波传递过程的操控能力,达到扩宽低频噪声抑制频带的目的。其次,设计了一种将亥姆霍兹共振器和柔性薄膜结合的充气型声学超材料结构,仿真分析表明,在0~1000Hz的频率范围内,超材料共有两个带隙,形成双局域共振效应。为了实现对超材料消声频带的控制,向亥姆霍兹腔内充入压缩气体,测试结果表明:双局域共振单元的第一个传递损失峰值频率保持稳定;第二个传递损失峰值随着注入气体压力的增加(0~2kPa)时,由540Hz偏移到720Hz,往高频偏移了180 Hz,双局域超材料的共振频率随着充气压力的增加能够进行调节。最后,搭建声学实验平台对所设计的声学超材料进行声学性能测试。对于压电型声学超材料,当驱动电压从0V增加到350V时,第一个传递损失频率峰值频率从30Hz偏移到110Hz,偏移量为80Hz,第二个传递损失频率峰值从410Hz偏移到420Hz,偏移量为10Hz。对于充气型声学超材料,当充入气体压强的增加(0~2kPa),双局域共振单元的第一个传递损失峰值频率基本保持不变;第二个传递损失峰值频率从550Hz增加到720Hz,偏移了170 Hz。测试表明所设计的声学超材料与仿真结果一致,压电型声学超材料和充气型声学超材料在低频范围内有良好的噪声控制效果,产生2个传递损失峰值,形成了双局域共振效应,可以同时对两个频率范围内的噪声进行控制。