[发明专利]一种对称Helmholtz声源的强驻波发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发声器械，具体涉及一种对称Helmholtz声源的强驻波发生装置。

背景技术

驻波声场被广泛用于声致冷器、微粒从气相或液相介质中的分离、固体颗粒或液滴在谐振腔内的悬浮、声波吸尘器、驻波演示实验和离散状态颗粒粒径分布的测量等领域。而这些领域所用的驻波是单频，对驻波声场声压强度的要求一般很高，因而实践中为了满足增大驻波声场声压强度的需求，多采用大功率电声换能器，实现用增大输入电信号电压幅值来增大声压振幅的方法，这就造成电声换能器的体积较大，重量较重，消耗电功率较高，因而会限制了驻波声场的应用。大多数驻波声场是利用电声换能器直接或中间加隔板间接连接在声波导管的一端，另一端连接声波反射挡板产生反射声波，从而使反射声波和电声换能器产生的入射声波相互干涉，在声波导管内形成驻波声场。而采用此方法在挡板反射入射声波时，由于一部分声波穿过挡板及挡板粗糙表面的散射会产生声能损失，因而也会限制驻波声场的应用。专利文献CN1056176A公开了一种声悬浮装置的谐振跟踪系统，采用柱形谐振腔两端的电声换能器和反射面产生谐振驻波场将固体颗粒或液滴悬浮在指定的声压节点上。该专利申请文件中，一方面驻波的产生方式就采用入射波和反射挡板产生反射波的方法，因而当反射挡板反射声波时，一部分声波穿过挡板及挡板粗糙表面的散射产生声能损失；另一方面，从摘要附图可以看出，电声换能器和谐振腔直接相连，因而可以容易想到在需要更大驻波声场的声压强度满足更大颗粒悬浮时，需要增强电声换能器的输入电信号或者更换具有输出更大声功率的电声换能器，不便于使用常见小型电声换能器，减小了信号源和电声换能器的选型范围。专利文献CN102240189A公开了一种驻波型超声吸尘器及其吸尘方法，采用腔体两端的声辐射面和声反射面产生驻波声场，在驻波声场的节线处开吸尘口，并利用此处的声压辐射力指向腔体内，借助此声辐射力将灰尘吸入腔体内。该专利申请文件中，一方面驻波的产生方式也是采用入射波和反射挡板产生反射波的方法，也存在因声波穿过挡板及挡板粗糙表面散射造成的声能损失；另一方面，从摘要附图也可以看出，电声换能器和腔体直接相连，而增加驻波的声压强度明显对灰尘的吸入作用更加有效，因而可以容易想到在产生比它更大的驻波场声压强度时，也只能增强电声换能器的输入电信号或者更换具有输出更大声功率的电声换能器，前者要求信号源具有更强的功率信号输出能力，后者对换能器的参数要求较高，不便于使用常见小型电声换能器，只能使用特定的大功率电声换能器，选型范围较窄。

Helmholtz共振器具有选频和放大声压的能力。在美国专利申请US2004/0028246的申请文件中，公开了一种扬声器设备，利用声管、扬声器和声室构成Helmholtz共振器，通过构造合适的声管结构，实现从输出Helmholtz谐振频率到声管的谐振频率的连续频带。该专利申请的技术方案实现的效果是通过改变声管长度使所产生的声波频率可以在一定的频谱内连续变化这样虽然使扬声器设备具有了一定的频谱输出能力，但是声管长度过长会导致声管声阻增加，会消耗一部分声能。并且利用Helmholtz共振器对扬声器声压的增幅作用以及对充分发挥声压放大能力的方法并未涉及。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供能一种能利用小型电声换能器产生大振幅声压和强驻波声场的对称Helmholtz声源的强驻波发生装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种对称Helmholtz声源的强驻波发生装置包括声波导管和安装于声波导管两端对称的Helmholtz声源，所述Helmholtz声源通过导线与信号源并联，即一对Helmholtz声源的正极同时与信号源的正极相连，一对Helmholtz声源的负极同时与信号源的负极相连；所述Helmholtz声源包括与声波导管在同一轴线上且依次串联的电声换能器、空腔和打孔隔板，所述打孔隔板的中部具有通孔，所述打孔隔板的端面与声波导管的管口固定连接；所述电声换能器辐射声波的频率与Helmholtz声源的共振频率相同，且与声波导管的某阶共振频率相同。

作为优选，当电声换能器的外径小于所述空腔的内径时，所述电声换能器与空腔之间连接有连接盖板。

作为优选，所述空腔是等截面的圆柱形。

作为优选，所述电声换能器是小型电磁式电声换能器。

作为优选，所述电声换能器是小型压电式电声换能器。

有益效果：本发明通过采用在声波导管安装对称的Helmholtz声源形成强驻波发生装置，具有以下有益效果：