聲阻抗是物體結構的本征聲學屬性。不同于流體中的點阻抗和蜂窩結構中的局部阻抗，彈性結構的聲阻抗具有非局域性質，嚴格來說具有全局性。在彈性結構某一點施加聲學載荷激勵，可引起整個彈性結構的振動。實際中聲學媒質和彈性結構存在耦合作用，尤其在水里這種耦合作用更加明顯，相應地聲阻抗表現出更強的非局域性質。
中科院噪聲與振動重點實驗室的金中坤等人基于聲阻抗積分算子提出了全局聲阻抗（global acoustic impedance）的定義，用于描述彈性結構表面聲學激勵和整個表面質點振動速度之間的關系，并對全局聲阻抗矩陣的求解方法和有關特性進行了研究。
相關成果于2020年12月在線發表于國際聲學期刊 Journal of Theoretical and Computational Acoustics (JTCA)。
當結構表面離散化，全局聲阻抗表現為聲阻抗矩陣的形式。研究人員基于結構動力學有限元、虛位移原理等方法，對表面聲壓和結構點力以及表面單元結點振速和單元中心配置點的振速進行轉換處理，編程計算了彈性球殼的全局聲阻抗矩陣（圖1），并對其空間分布特征、隨距離變化的特性（圖2）以及隨頻率變化的規律進行了分析。
全局聲阻抗可作為聲散射計算的邊界條件。研究表明，彈性球殼的全局聲阻抗在空氣中表現為“硬壁”的性質，在水中表現為“彈性”的性質（圖3）。研究人員還對全局聲阻抗和局域聲阻抗對應的水下球殼目標強度（TS, Target Strength）值進行了比較，并指出了它們之間的明顯差異。全局聲阻抗的提出可為水下結構聲學性能研究提供一種新的數據形式，其不僅適用于彈性結構，還適用于粘彈性結構。
▲ 圖1 彈性球殼的全局聲阻抗幅值矩陣：(a)100Hz；(b)2000Hz（圖/中科院聲學所）
▲ 圖2 彈性球殼的全局聲阻抗矩陣幅值隨距離變化曲線：黑線是100Hz結果，藍線是2000Hz結果（圖/中科院聲學所）
▲ 圖3 平面波入射下水中彈性球殼的TS值：黑色實線為級數解；藍色虛線為本文數值解；紅色細點畫線為硬壁球殼解（圖/中科院聲學所）
