[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

说明书

本发明公开了一种基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器及滤波方法，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以及连接设置在相邻两个所述基体之间的有机玻璃薄板，所述有机玻璃薄板沿其厚度方向等距设置有多个，且每个所述有机玻璃薄板与所述基体的连接面相垂直；所述有机玻璃薄板的厚度为h，长度即为其对应的相邻两个所述基体的间距L，其中，L/h大于等于5。本发明的弹性SV波滤波器具有构型简单、制造成本低、工作频率可调；本发明的滤波方法能够适用于窄通带的弹性SV波等优点。

技术领域

本发明涉及弹性SV波滤波器技术领域，特别的涉及一种基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器及滤波方法。

背景技术

由于禁带的存在，声子晶体正在引起各国科研人员的注意，以用来作为声波和弹性波的隔绝器和滤波器(例如，可以用作高精密仪器的隔振器等)。声子晶体的禁带跟声子晶体的材料参数、夹杂的几何形状以及夹杂的分布规律等因素有密切的关系。通常的声子晶体的禁带宽都比较窄以及禁带内的频率处于相对高频的范围内，禁带的这些特点明显限制了声子晶体的应用领域。

截止目前，除了我们熟知的一维层状结构和二维复合材料组成的声子晶体，基于梁、板和壳的声子晶体也得到了广泛的研究。与复杂的复合材料相比，对这些力学基本单元的动力学性能的研究已经有很长一段历史，并且这些力学基本单元在实际工程中有广泛的应用。所以，对梁、板和壳这些力学基本单元实施声子晶体化非常有助于声子晶体在工程实际中的应用。然而，目前已有的大部分声子晶体只适合作为宽通带的滤波器，原因在于声子晶体的禁带宽比较窄，依然缺乏窄通带的滤波器，特别是基于梁、板和壳等力学基本单元的窄通带滤波器。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种构型简单、制造成本低、工作频率可调，适用于窄通带的基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器，以及基于该弹性SV波滤波器的滤波方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器，其特征在于，包括至少两个间隔设置的基体以及连接设置在相邻两个所述基体之间的有机玻璃薄板，所述有机玻璃薄板沿其厚度方向等距设置有多个，且每个所述有机玻璃薄板与所述基体的连接面相垂直；所述有机玻璃薄板的厚度为h，长度即为其对应的相邻两个所述基体的间距L，其中，L/h大于等于5。

进一步的，所述基体采用金属材料制成。

一种弹性SV波的滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、先获取如权利要求1所述的基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器；

B、设定初始参数：赋予所述有机玻璃薄板的初始厚度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：