[實用新型]一種基于PMMA薄板彎曲振動的彈性SV波濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720867109.4
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN206877344U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章俊;劉瑤璐;胡寧
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F17/50;B32B17/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50212
• 代理人: 周輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及彈性SV波濾波器技術(shù)領(lǐng)域，特別的涉及一種基于PMMA薄板彎曲振動的彈性SV波濾波器。

背景技術(shù)

由于禁帶的存在，聲子晶體正在引起各國科研人員的注意，以用來作為聲波和彈性波的隔絕器和濾波器(例如，可以用作高精密儀器的隔振器等)。聲子晶體的禁帶跟聲子晶體的材料參數(shù)、夾雜的幾何形狀以及夾雜的分布規(guī)律等因素有密切的關(guān)系。通常的聲子晶體的禁帶寬都比較窄以及禁帶內(nèi)的頻率處于相對高頻的范圍內(nèi)，禁帶的這些特點明顯限制了聲子晶體的應(yīng)用領(lǐng)域。

截止目前，除了我們熟知的一維層狀結(jié)構(gòu)和二維復(fù)合材料組成的聲子晶體，基于梁、板和殼的聲子晶體也得到了廣泛的研究。與復(fù)雜的復(fù)合材料相比，對這些力學(xué)基本單元的動力學(xué)性能的研究已經(jīng)有很長一段歷史，并且這些力學(xué)基本單元在實際工程中有廣泛的應(yīng)用。所以，對梁、板和殼這些力學(xué)基本單元實施聲子晶體化非常有助于聲子晶體在工程實際中的應(yīng)用。然而，目前已有的大部分聲子晶體只適合作為寬通帶的濾波器，原因在于聲子晶體的禁帶寬比較窄，依然缺乏窄通帶的濾波器，特別是基于梁、板和殼等力學(xué)基本單元的窄通帶濾波器。

實用新型內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種構(gòu)型簡單、制造成本低、工作頻率可調(diào)，適用于窄通帶的基于PMMA薄板彎曲振動的彈性SV波濾波器。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案：

一種基于PMMA薄板彎曲振動的彈性SV波濾波器，其特征在于，包括至少兩個間隔設(shè)置的基體以及連接設(shè)置在相鄰兩個所述基體之間的有機(jī)玻璃薄板，所述有機(jī)玻璃薄板沿其厚度方向等距設(shè)置有多個，且每個所述有機(jī)玻璃薄板與所述基體的連接面相垂直；所述有機(jī)玻璃薄板的厚度為h，長度即為其對應(yīng)的相鄰兩個所述基體的間距L，其中，L/h大于等于5。

進(jìn)一步的，所述基體采用金屬材料制成。

綜上所述，本實用新型具有構(gòu)型簡單、制造成本低、工作頻率可調(diào)等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型的彈性SV波濾波器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為理論透射譜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為濾波器在不同PMMA板尺寸下的透射譜。

圖4為濾波器在不同基體材料上的透射譜。

圖5為實施例2中的有限元數(shù)值模型。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實施例1：如圖1所示，一種基于PMMA薄板彎曲振動的彈性SV波濾波器，包括至少兩個間隔設(shè)置的基體1以及連接設(shè)置在相鄰兩個所述基體1之間的有機(jī)玻璃薄板2，所述有機(jī)玻璃薄板2沿其厚度方向等距設(shè)置有多個，且每個所述有機(jī)玻璃薄板2與所述基體1的連接面相垂直；所述有機(jī)玻璃薄板2的厚度為h，長度即為其對應(yīng)的相鄰兩個所述基體1的間距L，其中，L/h大于等于5。所述基體1采用鋼、鋁或銅制成。

操作時，先賦予所述有機(jī)玻璃薄板2的初始厚度h和初始長度L；然后根據(jù)彎曲波在有機(jī)玻璃薄板中的控制方程：

其中ω為角頻率，w為有機(jī)玻璃薄板的彎曲擾度，D＝Eh³/12(1-ν²)為有機(jī)玻璃薄板的彎曲剛度，E為有機(jī)玻璃薄板的楊氏模量，ν為泊松比；

得到所述基于PMMA薄板彎曲振動的彈性SV波濾波器的胞元中各部分的波場公式為：

其中，i為復(fù)數(shù)單位，k_T＝ω/c_T和k_F＝ω/c_F分別為彈性SV波和薄板中彎曲波的波數(shù)，和分別為彈性SV波和彎曲波的相速度；k_T0為基體中的彈性SV波的波數(shù)，k_F1為有機(jī)玻璃薄板中的彎曲波的波數(shù)；參數(shù)R，A，B，U，V，和T由如下公式進(jìn)行求解：

其中，μ₀為基體材料的剪切模量，h'為PMMA薄板厚度和兩板間隙之和；得到所述基于PMMA薄板彎曲振動的彈性SV波濾波器在初始參數(shù)下的理論透射譜，以及多個允許透射通過的彈性SV波頻率值，如圖2所示，從圖中可以看到，頻率為1.5kHz、4kHz、8kHz、13.5kHz以及19.5kHz的彈性SV波才允許透射通過；而且從圖中可以看到，在允許透射通過的頻率值兩側(cè)的曲線的斜率很高，使得本實用新型的濾波器的通帶很窄。