基于声黑洞设计理论的径向夹心式径-弯复合换能器
Radial sandwich radial-bending composite transducer designed based on acoustic black hole theory作者机构：陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室西安710119
出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)
年 卷 期：2024年第73卷第8期
页 面：159-168页
核心收录：
学科分类：07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学]
基 金：国家自然科学基金(批准号:12174240 11674206 11874253)资助的课题
摘 要：基于弯曲波在声黑洞(acoustic black hole,ABH)结构中振幅不断增大的特性,提出了一种新型径向夹心式径-弯复合换能器,该换能器由径向夹心式圆环换能器与外围的环形ABH结构组成.ABH结构的存在实现了换能器径向振动与弯曲振动之间的转换,提高了换能器的声辐射性能.利用几何声学的方法建立了ABH结构弯曲振动的解析模型,给出了其弯曲振动的本征频率,并结合有限元方法讨论了换能器机电转换性能随尺寸变化的关系.通过有限元方法给出了该换能器在空气中的辐射声压场、辐射声强以及辐射指向性,仿真结果表明,ABH结构的存在能够改善换能器弯曲振动的机电转换性能,提高换能器的声辐射性能,使换能器呈现出一定的辐射指向性.最后通过实验对换能器样机的电阻抗特性以及振动模态进行测量,实验结果与仿真相符合.
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