[发明专利]一种复合波导结构宽带单向消声器

权利要求书

1.一种复合波导结构宽带单向消声器，其特征是：由上下壁为固定周期的矩形凹凸结构和为平板的前后壁组成了长方体波导；上下壁左右两侧凹凸结构尺寸由色散曲线给出，将波导左右两侧不同功能的波导称为波导1和波导2；所述的上下壁的凹凸结构是在所选的平板材料上根据尺寸可用数控车床做出，刻完波导1的凹凸结构接着刻波导2的凹凸结构，波导1和波导2的周期个数在10到15之间，波导1和波导2的凹凸的长度与空气层厚度有关，凸出的长度与空气层厚度的比值在0.1到0.3之间；两个波导的组合实现声波的单向导通是当声波入射时，波导2为基模的布拉格共振产生频域禁带，波导1中发生横向驻波模式的相互作用，产生单一的高阶模式，波导2产生的禁带对高阶模式没有影响，高阶模式可以透过。

2.根据权利要求1所述的复合波导结构宽带单向消声器，其特征是：所述的复合波导结构的波导1和波导2的结构参数由色散曲线得到：

其中，c为声速，f为透射谱的中心频率，p为第p阶横向模式，k^(p)为第p阶Bessel函数的零点，p的取值为1,2,3….，L是周期结构波导的空气层厚度，Λ是起伏结构的周期长度，β是传播常数，n是Bragg共振的阶数，n的取值为0,1,2,3….；波导1的参数由不同模式之间的共振条件给出的，即p＝1基模和p＝2一阶模；波导2的参数由相同模式，p＝1，即基模间的共振条件给出的，周期长度Λ和中心频率f有关，每个周期的起伏宽度相同为周期长度Λ的一半；基模到高阶模的转换是当高阶模式的截止频率等于低阶模式的共振频率时，不同横向模式间产生共振相互作用，使得基模被抑制，而单一高阶模能够产生并传播。

3.根据权利要求1所述的复合波导结构宽带单向消声器，其特征是：所述的波导材料为刚性材料，消声器结构的内部为空气。

4.根据权利要求1所述的复合波导结构宽带单向消声器，其特征是：所述的长方体波导上下壁的的厚度范围是3毫米到20毫米，前后壁厚度为5毫米。

5.根据权利要求1所述的复合波导结构宽带单向消声器，其特征是：所述的入射声波的频段在可听声段，且入射波可以从不同方向以不同强度入射。

6.根据权利要求1所述的复合波导结构宽带单向消声器，其特征是：所述的单向导通频段确定管壁周期的大小，长方体波导上下壁周期越大，越能束缚高频的声波，单向导通频带越向低频移动；长方体波导上下壁周期越小，高频的声波越容易通过，单向导通频带越向高频移动。