安全是一切活动的基础,宁静是人类不懈的追求,安全生产和宁静生活均要求我们对嘈杂的噪声进行控制,控制手段主要包括吸声、隔声和消声,而吸声材料均发挥重要作用。40年前,马大猷院士提出了微穿孔板吸声结构,它是由穿以大量微孔的薄板加后部空腔构成,其具备中低频吸声性能较好、无需填充多孔材料、质轻坚固、耐候性能优良、无二次污染等特点,广泛应用于建筑、工业和交通等领域,是未来最具发展潜力的吸声材料。微穿孔板依靠结构与声波发生共振而消耗声能达到吸声,其声阻与空气特性阻抗相接近且声抗较小使其具备较好的吸声性能,其最大有效吸声带宽超过3个倍频带。然而经典微穿孔板往往吸声频带较窄、结构强度较小,实际应用中常采用多层结构、或与其他结构复合或背腔分割优化等方法提升其综合性能,但又经常受限于使用空间、安装条件和工程造价等因素。为了提升厚板的吸声性能,变截面微穿孔板应运而生。近年来,学者们针对锥形孔等渐变结构开展了研究,而针对突变结构的认识仍停留在实验阶段,缺乏系统的理论研究。本文梳理了微穿孔板的理论基础,完善了其末端声阻抗修正模型,深入研究了阶梯型和错位型两种突变结构的吸声性能,阐明了目前商业化吸声性能最佳的微孔金属吸音板的吸声机理,提出了一种工程可行的宽频变截面微缝板吸声结构。主要研究成果如下:(1)提出了声阻抗末端修正等效额外孔长模型,快速准确预测微穿孔板的声阻抗。(2)研究了阶梯型变截面微穿孔板的孔内声学特性分布,表明粘热能量损失主要发生在小孔段,提出了突变处产生额外声阻抗的数学模型,并明确了阶梯型结构的优化设计方法:首先在薄板上设计满足声学性能要求的合适小孔,再附加一层同心的大孔厚板,声学性能因附加大孔段产生的额外声阻抗较小而基本保持不变,而结构的机械强度显著改善。(3)提出了一种仅依靠条形板排列组合并错位交叠形成微孔的方法,而不采用传统方法加工微孔。形成的错位型突变结构的中间层微孔截面的几何厚度为零,且所在的末端为条形面板。研究了其孔内声学特性分布和等效几何参数,并提出了声阻抗理论模型,指明了能量损失主要发生在微孔截面处从而可以在厚板上实现较好的吸声性能。(4)阐明了微孔金属吸音板的吸声机理,澄清了其加工初衷的误区,研究了微穿孔板结构的吸声性能极限和微缝孔结构的声阻抗特性,结合变截面结构的板厚优势和微缝孔结构的声阻抗优势提出了工程可行的宽频变截面微缝板吸声结构。