Експерименталне дослідження резонансних властивостей резонаторів гельмгоьца в широкій смузі частот
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155417Ключові слова:
резонатор Гельмгольца, резонансні частоти, звукове поле, метод кінцевих елементівАнотація
Досліджено розподіл рівнів звукового тиску в резонаторах Гельмгольца в широкому діапазоні частот. Проведено комп’ютерне моделювання звукового поля в резонаторі методом кінцевих елементів та експериментальні дослідження.
Встановлено наявність багатьох резонансних частот в резонаторі та показано розподіл максимумів і мінімумів рівнів звукового тиску в об’ємі резонатора. Виявлено, що розподіл резонансних частот резонатора не відповідає гармонійному закону. Це дає змогу розглядати резонансні властивості резонатора аналогічно до коливань мембрани чи дзвона. Друга резонансна частота резонатора в 6–9 раз вище першої резонансної частоти, що відповідає резонансу Гельмгольца. Моделювання звукового поля в резонаторі показало наявність вузлових ліній в розподілі звукового тиску як в об’ємі резонатора так і горлі. Встановлено, що кількість вузлових ліній для перших частот на одиницю менша за номер резонанса.
Спільним для всіх розподілів є те, що при наближенні точки вимірювання до краю горла резонатора рівень звукового тиску зменшується. Також при дослідженнях встановлено, можливість створення резонансу лише в об’ємі резонатора без яскраво виражених вузлових ліній в горлі.
Порівняльний аналіз між експериментальними даними та даними комп’ютерного моделювання показав високий рівень достовірності отриманих результатів. Похибка в визначенні резонансної частоти становила не більше 0,8 %. Даний факт дозволяє в подальшому при визначенні звукового поля в системах резонаторів користуватися комп’ютерним моделюванням замість ресурсозатратних експериментальних досліджень.
Наявність багатьох резонансів в резонаторі Гельмгольца дозволяє проводити побудову широкосмугових приладів, що можуть базуватися на використанні даного типу резонаторів
Посилання
- Rosenberger, F. (1890). Die Geschichte Der Physik In Grundzügen. Dritter Teil. Geschichte Der Physik In Den Letzten Hundert Jahren. Zweite Abteilung. Braunschweig, Fr. Vieweg Und Sohn., 459.
- Vahitov, Sh. Ya., Koval'gin, Yu. A., Fadeev, A. A., Shchev'ev, Yu. P. (2009). Akustika. Moscow: Goryachaya liniya-Telekom, 660.
- Bazhenov, D. V., Bazhenova, L. A., Rimskiy-Korsakov, A. V. (2000). Glushitel' shuma v vide rezonatora Gel'mgol'ca na vyhode vozduhovoda konechnoy dliny. Akusticheskiy zhurnal, 46 (3), 306–311.
- Zhang, S., Yin, L., Fang, N. (2009). Focusing Ultrasound with an Acoustic Metamaterial Network. Physical Review Letters, 102 (19). doi: https://doi.org/10.1103/physrevlett.102.194301
- Cai, X., Guo, Q., Hu, G., Yang, J. (2014). Ultrathin low-frequency sound absorbing panels based on coplanar spiral tubes or coplanar Helmholtz resonators. Applied Physics Letters, 105 (12), 121901. doi: https://doi.org/10.1063/1.4895617
- Li, L., Liu, Y., Zhang, F., Sun, Z. (2017). Several explanations on the theoretical formula of Helmholtz resonator. Advances in Engineering Software, 114, 361–371. doi: https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2017.08.004
- Nooramin, A. S., Shahabadi, M. (2016). Continuous spectrum of modes for optical micro-sphere resonators. Optics Communications, 375, 1–8. doi: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2016.04.031
- Hsu, J.-C. (2011). Local resonances-induced low-frequency band gaps in two-dimensional phononic crystal slabs with periodic stepped resonators. Journal of Physics D: Applied Physics, 44 (5), 055401. doi: https://doi.org/10.1088/0022-3727/44/5/055401
- Komkin, A. I., Mironov, M. A., Yudin, S. I. (2014). Issledovanie akusticheskih harakteristik rezonatora Gel'mgol'ca. XXVII sessiya Rossiyskogo akusticheskogo obshchestva. Sankt-Peterburg.
- Didkovskyi, V. S., Naida, S. A. (2000). Piezoelektrychni peretvoriuvachi medychnykh ultrazvukovykh skaneriv. Kyiv: NMTsVO, 178.
- Didkovskiy, V. S., Nayda, S. A., Alekseenko, A. V. (2014). Shirokopolosnye elektroakusticheskie trakty medicinskih priborov. Kirovograd: Іmeks-LTD, 264.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Vitaly Didkovskiy, Sergey Naida, Vitaly Zaets
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
