[发明专利]基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器及滤波方法

权利要求书

1.一种弹性SV波的滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、先获取基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器；所述基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器包括至少两个间隔设置的基体(1)以及连接设置在相邻两个所述基体(1)之间的有机玻璃薄板(2)，所述有机玻璃薄板(2)沿其厚度方向等距设置有多个，且每个所述有机玻璃薄板(2)与所述基体(1)的连接面相垂直；所述有机玻璃薄板(2)的厚度为h，长度即为其对应的相邻两个所述基体(1)的间距L，其中，L/h大于等于5；

B、设定初始参数：赋予所述有机玻璃薄板(2)的初始厚度h和初始长度L；

C、根据弯曲波在有机玻璃薄板中的控制方程：

其中ω为角频率，w为有机玻璃薄板的弯曲扰度，D＝Eh³/12(1-ν²)为有机玻璃薄板的弯曲刚度，E为有机玻璃薄板的杨氏模量，ν为泊松比；

得到所述基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器的胞元中各部分的波场公式为：

其中，i为复数单位，k_T＝ω/c_T和k_F＝ω/c_F分别为弹性SV波和薄板中弯曲波的波数，和分别为弹性SV波和弯曲波的相速度；k_T0为基体中的弹性SV波的波数，k_F1为有机玻璃薄板中的弯曲波的波数；参数R，A，B，U，V，和T由如下公式进行求解：

其中，μ₀为基体材料的剪切模量，h'为PMMA薄板厚度和两板间隙之和；得到所述基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器在初始参数下的理论透射谱，以及多个允许透射通过的弹性SV波频率值；

D、在上述允许透射通过的弹性SV波频率值中选取与待处理的弹性SV波的频率最接近的频率值，若该频率值大于待处理的弹性SV波的频率，则增加L/h的比值；否则，减小L/h的比值；重复上述步骤C和D，直到理论透射谱中任意一个允许透射通过的弹性SV波频率值等于待处理的弹性SV波的频率，确定所述基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器的参数；

E、利用步骤D中所确定参数的基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器对弹性SV波进行过滤，其中，步骤D中所确定参数为基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器的参数。

2.一种弹性SV波的滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、先获取基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器；所述基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器包括至少两个间隔设置的基体(1)以及连接设置在相邻两个所述基体(1)之间的有机玻璃薄板(2)，所述有机玻璃薄板(2)沿其厚度方向等距设置有多个，且每个所述有机玻璃薄板(2)与所述基体(1)的连接面相垂直；所述有机玻璃薄板(2)的厚度为h，长度即为其对应的相邻两个所述基体(1)的间距L，其中，L/h大于等于5；

B、设定初始参数：赋予所述有机玻璃薄板(2)的初始厚度h和初始长度L；

C、基于步骤B中初步设定的有机玻璃板的尺寸建立有限元数值模型；所述数值模型包括与所述有机玻璃薄板(2)相对应的有机玻璃板区，其长度为L，宽度为h，两个与所述基体(1)相对应设置的基体材料区，其长度为L，厚度为h'，所述基体材料区分别连接在有机玻璃板区长度方向的两端；以所述基体材料区的上下边界为周期边界条件，在整个模型长度方向的两端施加水平方向的位移限制以消去刚体位移；将两个所述基体材料区背离所述有机玻璃板区的区域设置为完美匹配层，以消除反射波对计算结果的影响；在任一所述基体材料区上靠近有机玻璃板区的位置施加沿所述有机玻璃板区的厚度方向的均匀位移产生弹性SV波，在另一所述基体材料区接收该弹性SV波经过所述有机玻璃板区所产生沿厚度方向的位移，得到所述基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器在初始参数下的理论透射谱，以及多个允许透射通过的弹性SV波频率值；

D、在上述允许透射通过的弹性SV波频率值中选取与待处理的弹性SV波的频率最接近的频率值，若该频率值大于待处理的弹性SV波的频率，则增加L/h的比值；否则，减小L/h的比值；重复上述步骤C和D，直到理论透射谱中任意一个允许透射通过的弹性SV波频率值等于待处理的弹性SV波的频率，确定所述基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器的参数；

E、利用步骤D中所确定参数的基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器对弹性SV波进行过滤，其中，步骤D中所确定参数为基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器的参数。