[實用新型]一種測試二維軟材料聲子晶體帶隙的系統

有效

• 申請號: 201920041593.4
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN209460207U
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 高楠;李劍;鮑榮浩;陳偉球
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本實用新型公開了一種測試二維軟材料聲子晶體帶隙的系統，包括固定底座、加載模塊及聲學測試模塊，加載模塊設于固定底座上，包括手輪、位移數顯卡尺、滑塊I和滑塊Ⅱ、滑軌、螺紋轉軸、上下層夾具；聲學測試模塊包括激振桿、激振器、加速度傳感器Ⅰ和加速度傳感器Ⅱ、模/數轉換器、函數信號發生器、功率放大器及計算機；本實用新型的裝置是在傳統波動測試技術的基礎上，將拉伸加載和波動測試通過結構設計集成為一體，開發出的一套加載及測試可同時進行的測試系統，利用本實用新型一種測試二維軟材料聲子晶體帶隙的系統，能夠簡單測得加載前后的方向帶隙。該帶隙測試系統組裝方便、使用方法簡單，可實現軟材料的拉伸加載并進行實時的波動測試。

技術領域

本實用新型屬于軟材料以及隔聲減噪技術領域，涉及一種測試二維軟材料聲子晶體帶隙的系統，該系統可通過機械加載實現軟材料聲子晶體帶隙調控的波動測試，以研究二維軟材料聲子晶體變形特性、波動特性以及帶隙特性。

背景技術

聲子晶體是一種具有彈性波帶隙特性的周期復合材料或結構，其最重要的特征是帶隙頻率范圍內的彈性波在聲子晶體中傳播時會被抑制，在隔聲減噪等領域具有豐富的工程應用前景。

近年來，關于聲子晶體的研究受到國內外學者越來越多的關注，其中，如何調控帶隙(通過相關措施來改變帶隙的頻率范圍)逐漸成為研究熱點。通常情況下，聲子晶體的帶隙特性與周期單元的拓撲結構、周期性的布排方式(如正方形、矩形和三角形排布方式等)以及材料特性有關，調整這些參數可以改變帶隙的位置及頻率范圍。傳統的聲子晶體常用硬材料制成，其局限在于很難通過改變幾何參數來調控帶隙的位置及頻率范圍，而用軟材料(如橡膠、水凝膠、硅膠等)制成的聲子晶體則可解決這一問題。軟材料聲子晶體利用軟材料本身的超彈特性可使結構發生大范圍的可逆彈性變形，同時改變了結構的幾何構型及瞬時切向剛度，從而改變帶隙的位置及范圍。已有的研究發現，可通過對軟材料施加外加機械載荷的方式來實現彈性波的調控，這種調控方式簡單易行，并且能夠反復地實施，為彈性波的調控提供了一種新思路，更為減振降噪、新型聲學器件(如聲子開關) 設計等方面提供了參考。

對二維軟材料聲子晶體的帶隙特性研究需要進行相應的波動實驗，對激振力和聲子晶體分別進行測量后輸入到振動與噪聲分析軟件中完成數據分析，以便驗證數值計算結果的正確性。目前，國內對二維軟材料聲子晶體的實驗研究還很少，特別是對聲子晶體加載同時進行波動實驗的研究。為解決以上技術問題，本實用新型設計了一種測試二維軟材料聲子晶體帶隙的系統。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種測試二維軟材料聲子晶體帶隙的系統，以進行二維軟材料聲子晶體在受到拉伸/壓縮載荷變形后帶隙特性的實驗測試，該系統將加載和波動實驗結合在一起，能夠方便地完成軟材料聲子晶體受機械載荷發生大變形后的波動實驗。

本實用新型解決上述問題采用的技術方案如下：

一種測試二維軟材料聲子晶體帶隙的系統，包括固定底座、加載模塊及聲學測試模塊，加載模塊設于固定底座上，包括控制手輪、位移數顯卡尺、兩個帶螺紋的滑塊-滑塊I和滑塊Ⅱ、滑軌、螺紋轉軸、上下層夾具；聲學測試模塊包括激振桿、激振器、兩個加速度傳感器-傳感器Ⅰ和傳感器Ⅱ、模/數轉換器、函數信號發生器、功率放大器及計算機；

所述的螺紋轉軸、滑軌平行固定于固定底座上，螺紋轉軸具有上下兩段反向的螺紋，滑塊I和滑塊II均穿置于滑軌上，滑塊Ⅰ與螺紋轉軸的上段螺紋連接，滑塊Ⅱ與螺紋轉軸的下段螺紋連接，螺紋轉軸端部與手輪相連接，位移數顯卡尺的滑塊固定在滑塊Ⅰ或滑塊Ⅱ上，下層夾具上下兩端分別與滑塊I、滑塊II固定，上層夾具通過螺釘與螺帽將軟材料聲子晶體試件固定于下層夾具上；

所述的傳感器Ⅰ、激振桿分別與軟材料聲子晶體中部的左、右邊界相連，傳感器Ⅱ固定在激振桿上，傳感器I和傳感器II均與模/數轉換器相連接，模/數轉換器與計算機相連接；所述的函數信號發生器、功率放大器、激振器依次相連；激振器與激振桿相裝配。

本實用新型的有益效果是：