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声扩散体被广泛用来提升声场均匀度、提供侧向反射声以及消除回声等。自施罗德扩散体提出至今，关于施罗德扩散体的扩散性能也渐渐为人所知。其有限的扩散频率范围以及大面积重复排布后整体扩散性能降低等不足使人们更加迫切希望找到性能更加优越的扩散体。阶梯状扩散体制造简便，扩散性能优良，因此本文对阶梯扩散体的形状进行优化。为提升大面积使用的扩散体扩散性能，提出了直接对周期排布的阶梯状扩散体进行整体优化的方法。因非周期调制排布的方法已被用来提升扩散体的整体扩散性能，但其效果存在不足，本文同时也改进了非周期调制排布的方式，提出了一种互补调制排布的新方法。
首先，鉴于扩散体反射声场理论计算的局限与在频域上对声场进行数值计算的特点，应用时域有限差分计算扩散体的反射声场，将时域有限差分的计算结果分别与理论计算结果、实测结果、边界元计算结果进行对比，验证了时域有限差分计算扩散体反射声场的有效性。
之后，将时域有限差分与免疫遗传算法相结合，在声源法向入射条件下，采用两种优化方式分别对六阶、十二阶与十八阶阶梯扩散体形状进行优化：第一种方式是对单个扩散体进行单体优化；第二种方式是直接对重复周期排布的扩散体进行整体优化。分别将两种优化方式的结果进行比较，讨论中同时也加入了对应规格的施罗德扩散体。结果显示：单体优化方式中获得的单个扩散体具有更宽的扩散频率范围与更优的扩散性能，但将其周期重复排布后整体扩散性能降低。整体优化方式可以获得整体扩散性能更优的周期排布扩散体。当扩散体排布的重复周期数较大时，整体优化方式中采用适当提高扩散体的阶以此来降低重复周期可以取得较好的优化效果，结果表明由六阶提升至十二阶已是一个较好的选择。当声源斜入射时，由声源法向入射条件整体优化得到的周期排布的扩散体同样具有较好的扩散性能。
非周期调制排布通过调制码改变原有扩散体的周期排布方式，但仅能提升施罗德扩散体设计频率附近的扩散性能。本文提出了一种互补调制排布的新方法，设计了两种扩散频率范围互补的阶梯扩散体，通过二进制码对其排布进行调制，较好地弥补了已有调制方式的不足，拓宽了扩散体的扩散频率范围。
将整体优化方式的结果与非周期调制排布的结果进行对比发现，在扩散体总宽度保持一致的条件下，为获得与非周期调制排布后扩散体的扩散性能相似或者比之更好的周期排布扩散体，可采用整体优化的方法-直接对周期排布的更高阶扩散体进行优化。本文提出了一种直接对周期排布的扩散体进行整体优化的方法，并改进了非周期调制排布的方式，提出了互补调制排布的新方法，为扩散体的大面积排布提供了指导。
首先，鉴于扩散体反射声场理论计算的局限与在频域上对声场进行数值计算的特点，应用时域有限差分计算扩散体的反射声场，将时域有限差分的计算结果分别与理论计算结果、实测结果、边界元计算结果进行对比，验证了时域有限差分计算扩散体反射声场的有效性。
之后，将时域有限差分与免疫遗传算法相结合，在声源法向入射条件下，采用两种优化方式分别对六阶、十二阶与十八阶阶梯扩散体形状进行优化：第一种方式是对单个扩散体进行单体优化；第二种方式是直接对重复周期排布的扩散体进行整体优化。分别将两种优化方式的结果进行比较，讨论中同时也加入了对应规格的施罗德扩散体。结果显示：单体优化方式中获得的单个扩散体具有更宽的扩散频率范围与更优的扩散性能，但将其周期重复排布后整体扩散性能降低。整体优化方式可以获得整体扩散性能更优的周期排布扩散体。当扩散体排布的重复周期数较大时，整体优化方式中采用适当提高扩散体的阶以此来降低重复周期可以取得较好的优化效果，结果表明由六阶提升至十二阶已是一个较好的选择。当声源斜入射时，由声源法向入射条件整体优化得到的周期排布的扩散体同样具有较好的扩散性能。
非周期调制排布通过调制码改变原有扩散体的周期排布方式，但仅能提升施罗德扩散体设计频率附近的扩散性能。本文提出了一种互补调制排布的新方法，设计了两种扩散频率范围互补的阶梯扩散体，通过二进制码对其排布进行调制，较好地弥补了已有调制方式的不足，拓宽了扩散体的扩散频率范围。
将整体优化方式的结果与非周期调制排布的结果进行对比发现，在扩散体总宽度保持一致的条件下，为获得与非周期调制排布后扩散体的扩散性能相似或者比之更好的周期排布扩散体，可采用整体优化的方法-直接对周期排布的更高阶扩散体进行优化。本文提出了一种直接对周期排布的扩散体进行整体优化的方法，并改进了非周期调制排布的方式，提出了互补调制排布的新方法，为扩散体的大面积排布提供了指导。