[实用新型]管道内行波和驻波区域分离和控制装置

摘要

管道内行波和驻波区域分离和控制装置，包括音频信号发生器、模数转换器、功率放大器、振膜扬声器、特定声阻抗声学材料、含旁支管的刚性壁管道；音频信号发生器产生单频正弦信号，经过功率放大器驱动扬声器发出单频声波。扬声器安装在有机玻璃管道一端，将声波以平面波的形式输入到有机玻璃管道中，管道另一端为刚性壁端盖；通过具体设计旁支管的结构及选择特定声阻抗的声学材料，从而设计旁支管的声阻抗，可以将扬声器发出特定频率的声波，在扬声器至旁支管的区域内为行波，而在旁支管至管道封闭端口的区域内为驻波，实现管道内行波与驻波的区域分离。

主权项

管道内行波和驻波区域分离和控制装置，其特征在于：包括音频信号发生器、模数转换器、功率放大器、扬声器、声学材料、含旁支管的刚性壁管道；其中：所述的音频信号发生器、模数转换器、功率放大器、扬声器依次连接，扬声器与刚性壁管道耦合，向刚性壁管道输入单频声波；扬声器为振膜扬声器，振膜直径不小于管道直径的2/3，且与刚性壁管道同轴安装；刚性壁管道为圆形细长管道，管道半径r满足$r\&lt;1.8412\frac{c_0}{\mathrm{\&omega;}},---\left(1\right)$其中c₀为管内流体在环境温度下的声速，ω为声波的角频率；旁支管的声学材料直径与旁支管直径相同，后表面紧贴刚性壁端面，无空气腔存在；根据旁支管入口处声阻R_b和声抗X_b满足公式：$R_b=\frac{{\mathrm{\&rho;}}_0{c}_0{S}_b}{2S}\{cos\&lsqb;2k(L-x_0)\&rsqb;+1\},---\left(2\right)$$X_b=\frac{{\mathrm{\&rho;}}_0{c}_0{S}_b}{2S}sin\&lsqb;2k(L-x_0)\&rsqb;,---\left(3\right)$其中L为扬声器至刚性壁端盖的长度，x₀为旁支管与扬声器的距离，0<x₀<L，ρ₀c₀为管内流体的特性阻抗，k＝ω/c₀为波数，S_b和S分别为旁支管和主管的横截面积，利用阻抗转移公式，声学材料的声阻抗Z_l应满足$Z_l={\mathrm{\&rho;}}_0{c}_0\frac{Z_b+j\tan {\mathrm{kl}}^{\&prime;}}{1+{\mathrm{jZ}}_b\tan {\mathrm{kl}}^{\&prime;}},---\left(4\right)$其中l'为旁支管的有效长度，为虚数单位，Z_b＝R_b+jX_b为旁支管入口声阻抗。