[实用新型]一种基于PMMA薄板弯曲振动的弹性SV波滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及弹性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。

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。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型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。

为了解决上述技术问题，本实用新型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。

综上所述，本实用新型具有构型简单、制造成本低、工作频率可调等优点。

附图说明

图1为本实用新型的弹性SV波滤波器的俯视结构示意图。

图2为理论透射谱的结构示意图。

图3为滤波器在不同PMMA板尺寸下的透射谱。

图4为滤波器在不同基体材料上的透射谱。

图5为实施例2中的有限元数值模型。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1：如图1所示，一种基于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。所述基体1采用钢、铝或铜制成。

操作时，先赋予所述有机玻璃薄板2的初始厚度h和初始长度L；然后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，如图2所示，从图中可以看到，频率为1.5kHz、4kHz、8kHz、13.5kHz以及19.5kHz的弹性SV波才允许透射通过；而且从图中可以看到，在允许透射通过的频率值两侧的曲线的斜率很高，使得本实用新型的滤波器的通带很窄。