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相似文献
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1.
张思文  吴九汇 《物理学报》2013,62(13):134302-134302
本文提出了一种新型局域共振复合单元声子晶体结构, 并结合有限元方法对结构的带隙机理及低频共振带隙特性进行了分析和研究. 共振带隙产生的频率位置由所对应的局域共振模态的固有频率决定, 并且带隙宽度与局域共振模态的品质因子及其与基体之间的耦合作用强度有关. 采用局域共振复合单元结构可以实现声子晶体的多重共振, 在低频范围能打开多条共振带隙, 但受到共振单元排列方式的的影响. 由于纵向和横向局域共振模态的简并, 复合单元结构能在200 Hz以下的低频范围打开超过60%宽度的共振带隙, 最低带隙频率低至18 Hz. 这为声子晶体结构获得低频、超低频带隙提供了一种有效的方法. 关键词: 局域共振 低频带隙 复合单元 声子晶体  相似文献   

2.
提出了一种局域共振单元复合声子晶体板结构,并结合有限元对晶体板结构的带隙特性、隔声性能进行了分析.结果表明,共振带隙的产生是由共振单元与板中传播的弹性波相互耦合造成的,耦合强度直接影响共振频率和带隙宽度,隔声效果与薄膜的厚度直接相关.通过改变薄膜的厚度可以将隔声效果调节到满足机舱飞行员正常驾驶的要求.该结构在200dB以下具有良好的隔振效果,最大隔声量达到150dB.该研究为获得良好的隔声效果提供了理论支持,在航空发动机减振降噪方面具有潜在的应用前景.  相似文献   

3.
吴健  白晓春  肖勇  耿明昕  郁殿龙  温激鸿 《物理学报》2016,65(6):64602-064602
设计了一种多频局域共振型声子晶体板结构, 该结构由一薄板上附加周期性排列的多个双悬臂梁式子结构而构成. 由于多个双悬臂梁式子结构的低频振动与薄板振动的相互耦合作用, 这种局域共振型板结构可产生多个低频弯曲波带隙(禁带); 带隙频率范围内的板弯曲波会被禁止传播, 利用带隙可以实现对薄板的多个目标频率处低频减振. 本文针对这种局域共振型板结构进行了简化, 并基于平面波展开法建立了其弯曲波带隙计算理论模型; 基于该模型, 结合具体算例进行了带隙特性理论分析. 设计、制备了一种存在两个低频弯曲波带隙的局域共振型板结构样件, 通过激光扫描测振仪测试证实该结构存在两个低频带隙, 在带隙频率范围的板弯曲振动被显著衰减.  相似文献   

4.
侯丽娜  侯志林  傅秀军 《物理学报》2014,63(3):34305-034305
本文以二维固体局域共振声子晶体为例,对次波长区域缺陷态的实现机理及其特点进行了探讨.众所周知,工作于次波长区域的声子晶体可以用有效媒质理论来描述,其色散关系对其构成单元的排列结构并不敏感,因而使得共振型声子晶体的带结构难以被其构成单元的局域空间无序所打破.本文发现共振型声子晶体在其带隙附近的色散关系可由共振单元间的长程相互作用来理解.基于这一理解,对目前文献中提出的两种实现局域态的方法进行了研究,结果表明缺陷态的引入正是通过打破这种长程相互作用来实现的.另外,在此理解的基础上,通过引入非各向同性"缺陷"共振单元,实现了纵波与横波导波模式的分离.  相似文献   

5.
用于汽车低频振动控制的局域共振声子晶体*   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
低频振动的控制是评估汽车舒适性的重要指标。针对汽车板件结构的低频振动控制问题,提出了一种基于局域共振机理的新型准二维声子晶体板。其结构由单侧复合圆柱共振单元周期排布在基板上构成。通过有限元方法得到了该结构的带隙特性,并结合其振型和传输谱分析了低频完全带隙的形成机理。研究表明,不同形式的板振动模式与圆柱共振单元的局域共振模式相互耦合形成面内带隙与面外带隙,两者叠加形成完全带隙。进一步研究发现,通过改变结构的材料和尺寸参数可以将共振带隙调节到满足实际应用要求的极低频范围,可在低于100 Hz的频段形成完全带隙,并可在更宽的频带内抑制z方向振动的弯曲波,为声子晶体在车身板件减振中的实际应用提供了依据。  相似文献   

6.
基于局域共振单元实现声子晶体低频多通道滤波   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
程聪  吴福根  张欣  姚源卫 《物理学报》2014,63(2):24301-024301
从理论上提出一种由局域共振单元组成的声子晶体低频多通道滤波模型.在二维三组元局域共振声子晶体中引入不同填充率的共振单元构成波导结构,通过有限元法计算出其能带结构、透射曲线和透射场图.结果显示:这种设计能够在低频带隙范围内不同填充率散射体的共振频率附近产生新的分立模,且这些分立模能够使相应的声波在声子晶体中沿波导方向传播;这些分立模只与相应的共振单元相关,抗干扰能力强.所得结果为低频多通道滤波器的设计提供了一种新的理论依据.  相似文献   

7.
提出一种四振子对称局域共振声子晶体单元结构,通过改变振子的材料组份,使其在不同频率范围内存在完全带隙以及隔声峰;为拓宽结构隔声的频率范围,通过将不同结构复合的方式,使各结构在不同频率段发挥较好的隔声效果,从而实现隔声范围拓宽;采用有限元法研究了影响复合结构隔声效果的关键因素.结果表明,采用不同结构复合的方法能够有效地拓宽结构的隔声范围.该研究为声子晶体的宽频隔声提供了理论参考.  相似文献   

8.
研究了电路耦合作用对逻辑随机共振现象以及逻辑门器件稳定性的影响.相对于单个的逻辑门电路,耦合的逻辑门器件可以在更宽的噪声范围内都保持逻辑运算的准确性,即耦合作用可以增强逻辑随机共振现象.此外,这种增强效应随着耦合体系尺度的增大而增大,但是当体系尺度达到一定程度时,这种增强作用达到一个稳定值.最后还考察了耦合强度的影响,发现随着耦合强度的增加,逻辑门器件可以保持逻辑运算准确性所对应的噪声区间非单调地改变,表现出一种共振的行为.  相似文献   

9.
设计了一种双开口Helmholtz周期结构,该周期结构单元采用双开口内外腔设计,基于多腔耦合局域共振机理,可大大增加局域共振区域,增加能得到较低的低频带隙特性.通过设计调节内腔弧长,可以使带隙移动,达到特定低频频段的隔声效果.在分析低频带隙形成机理和影响因素时,采用声电类比原理建立带隙起始频率和截止频率的计算数学模型并与有限元方法进行对比分析.研究表明:该结构具有良好的低频带隙特性,其最低带隙段为86.9—138.2 Hz.外径一定的条件下,低频带隙受内腔弧长、内外腔间隔以及周期单元结构间隔影响,内腔弧长越长,低频带隙越低;内外腔间距离越大,从而内腔体积变小,带隙向高频移动,其低频效果变差;减小结构间距对低频带隙起始频率无影响,但可以大大增加低频带隙截止频率,从而增加带隙宽度.该研究结论可以为低频降噪领域提供一定的实践和理论支持.  相似文献   

10.
不同压电分流电路对声子晶体梁带隙的影响   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
通过在匀质基体梁上周期性对贴连有分流电路的压电片,可以形成一维声子晶体结构.不同分流电路将决定梁的带隙特性.电阻分流电路能够对梁的模态共振有一定的抑制作用,而且可以通过改变压电效应的强弱使Bragg带隙结构发生变化.LC分流电路会使梁产生局域共振带隙,其带隙是由压电片激励LC电路产生电磁振荡形成.引入电阻后会使LC电路的共振作用变弱,使得带隙衰减幅值变小,但可以扩宽带隙频率范围.  相似文献   

11.
在实验上研究了共振于铯原子跃迁线附近的微环芯腔与锥形纳米光纤的耦合特性。通过精密控制微环芯腔与锥形纳米光纤的相对位置,实现了两者的欠耦合、临界耦合和过耦合的精确控制。当微环芯腔与锥形纳米光纤间距为0.6μm时,系统达到临界耦合,透射率为0.3%±0.3%,耦合效率为99.7%±0.3%。由微环芯腔透射光谱得到微环芯腔的自由光谱区为1067±5GHz,等效腔长为223±1μm,线宽为2.9±0.1GHz,本征品质因数为(6.2±0.6)×10~4。随着微环芯腔与锥形纳米光纤间距的减小,微环芯腔的线宽逐渐增大,共振频率发生红移,频率移动为19.2±0.1GHz。该研究找到了有效控制微环芯腔与锥形纳米光纤耦合状态的方法,为下一步实现微环芯腔与原子间强耦合奠定了实验基础。同时该研究加深了人们对微环芯腔不同耦合状态的认识,为研究欠耦合和过耦合状态提供了实验基础。  相似文献   

12.
局域共振型声学超材料机理探讨   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
刘娇  侯志林  傅秀军 《物理学报》2015,64(15):154302-154302
本文以二维固体薄板中的弹性波传播为例, 对基于共振子结构的声学超材料带隙机理进行了探讨, 证明在声学超材料中带隙形成既与共振子对波的散射相位有关, 也与波在共振体之间的几何传播相位有关. 通过调节散射相位和几何传播相位均能实现对色散关系的调控. 基于这一理解, 探究了弹性波超材料中的次波长缺陷态和负折射现象的实现条件.  相似文献   

13.
This paper presents a theoretical and experimental study of noise control in enclosures using a T-shaped acoustic resonator array. A general model with multiple resonators is developed to predict the acoustic performance of small resonators placed in an acoustic enclosure. Analytical solutions for the sound pressure inside the enclosure and the volume velocity source strength out of the resonator aperture are derived when a single resonator is installed, which provides insight into the physics of acoustic interaction between the enclosure and the resonator. Based on the understanding of the coupling between the individual resonators and enclosure modes, both targeted and nontargeted, a sequential design methodology is proposed for noise control in the enclosure using an array of acoustic resonators. Design examples are given to illustrate the control performance at a specific or at several resonance peaks within a frequency band of interest. Experiments are conducted to systematically validate the theory and the design method. The agreement between the theoretical and experimental results shows that, with the help of the presented theory and design methodology, either single or multiple resonance peaks of the enclosure can be successfully controlled using an optimally located acoustic resonator array.  相似文献   

14.
高东宝  曾新吾*  周泽民  田章福 《物理学报》2013,62(9):94304-094304
基于亥姆霍兹共振腔单元设计并制作了一种一维局域共振型声子晶体, 针对结构中存在点缺陷的情况, 进行了实验研究. 实验结果表明, 由于点缺陷的存在, 局域共振型声禁带中出现了缺陷模式, 并且在缺陷单元周围引起了能量的局域现象, 与理论结果符合较好. 缺陷单元从两个不同的方向趋近于完美单元时, 缺陷模式分别按照不同的规律变化, 但是越靠近禁带边缘, 所局域的能量就越多. 另外, 当缺陷单元共振频率小于完美单元共振频率时, 局域能量主要集中在声波导内; 反之, 局域能量则主要集中在共振腔内. 本研究对设计新型低频声滤波装置及高声强集中装置具有一定意义. 关键词: 亥姆霍兹共振腔 声子晶体 缺陷模式 能量局域化  相似文献   

15.
Hu X  Chan CT  Ho KM  Zi J 《Physical review letters》2011,106(17):174501
Based on analytic derivations and numerical simulations, we show that near a low resonant frequency water waves cannot propagate through a periodic array of resonators (bottom-mounted split tubes) as if water has a negative effective gravitational acceleration g(e) and positive effective depth h(e). This gives rise to a low-frequency resonant band gap in which water waves can be strongly reflected by the resonator array. For a damping resonator array, the resonant gap can also dramatically modify the absorption efficiency of water waves. The results provide a mechanism to block water waves and should find applications in ocean wave energy extraction.  相似文献   

16.
In this paper, slotted microcavity ring resonators based optical storage devices are proposed and analyzed by means of multiresolution time domain technique. The effect of the structure geometrical parameters on the coupling efficiency, normalized transmission spectra and quality factor has been thoroughly investigated and compared to that of the conventional no-slot microring resonator. The suggested slotted configurations increase the quality factor at a fixed gap size between the central ring and input/output waveguides. In addition, the desired compromise between the coupling efficiency and resonance effect inside the ring can be achieved by mere optimization of the slot geometrical characteristics.  相似文献   

17.
An experiment was derived in the present study to investigate the effects of coupling up two Helmholtz resonators on their overall sound absorption performance. The effect of compartmenting the cavity of a resonator on its sound absorption property was also discussed. Such cavity compartmentation in fact creates a coupled resonator with a front and a rear resonator. The results show that the coupling in many cases can improve the sound absorption capacity and widen the working bandwidth of the resonators provided that the uncoupled resonance frequency of the front resonator is larger than or equal to that of the rear resonator. Results also suggest that the best compartmentation is that with these uncoupled resonance frequencies very close to each other. It is also found that the undamped plane wave approach is sufficient to predict the resonance frequencies of the coupled resonators within engineering tolerance.  相似文献   

18.
基于H型谐振器的L波段宽带高温超导滤波器设计   总被引:1,自引:0,他引:1  
宽带的高节数高温超导滤波器一直是滤波器设计和制作的难点.主要原因是强耦合的设计要求使得谐振器间距过小,制作精度难以达到.本文使用H型强耦合谐振器设计和制作了中心频率1335 MHz、相对带宽28%的14节高陡峭度超导滤波器.H型谐振器具有耦合系数高和结构紧凑、对称的性质.高的耦合系数使得H型谐振器适合用于宽带滤波器的设计;紧凑、对称的结构使得高节数的高性能宽带滤波器的实现成为可能.高温超导滤波器在无调谐情况下测试结果为S21<0.33 dB,S11<-11.3 dB,带外抑制超过70dB,矩形系数达到1.3,测试结果与设计结果符合得很好.  相似文献   

19.
曾柳杏  林福民  肖宇杰 《强激光与粒子束》2018,30(9):093003-1-093003-7
现用于4G基站的介质腔体滤波器都采用TE01δ模介质谐振腔,虽然其品质因数Q值很高,但体积较大。为了小型化介质腔体滤波器,创新性地使用了TM010模介质谐振腔,虽然其Q值比较低,但同样能满足高带外抑制的要求。对TM010模介质谐振腔的端口耦合和两腔之间的磁耦合、电耦合进行分析研究,创新性地使用了介质窗的形式产生电耦合,避免了使用飞杆,易于加工,降低制造成本。最后设计了一个8腔TM010模准椭圆函数介质腔体带通滤波器,在通带(TD-LTE频带,2570~2620 MHz)两端分别设计两个传输零点以提高带外抑制。调试结果表明,TM010模介质腔体滤波器不仅能满足低插损、高带外抑制的要求,而且其体积大幅度缩小。  相似文献   

20.
Helmholtz resonator is often used to reduce noise in a narrow frequency range. To obtain a broader noise attenuation band, combing several resonators is a possible way. This paper presents a theoretical study of sound propagation in a one-dimensional duct with identical side-branch resonators mounted periodically. The analysis of each resonator was based on a distributed-parameter model that considered multi-dimensional wave propagation in its neck-cavity interface. This model provided a more accurate prediction of the resonant frequency of the resonator than traditional lumped-parameter model. Bloch wave theory and the transfer matrix method were used to investigate wave propagation in these spatially periodic resonators. The results predicted by the theory fit well with the computer simulation using a three-dimensional finite element method and the experimental results. This study indicates that the wave coupling in this periodic system results in the dispersion of the frequency band into the stop and the pass bands. The long-term significance is that periodic resonators may more effectively control noise in ducts by broadening the bandwidth they attenuate and increasing the magnitude of sound attenuation.  相似文献   

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