1.一種利用亥姆霍茲共鳴器的非線性特性改變聲學(xué)超構(gòu)材料通頻帶的方法,其特征是所述的超構(gòu)材料由亥姆霍茲共鳴器構(gòu)成,將聲波從超構(gòu)材料的一端輸入,輸入聲波的聲壓級范圍為130dB至180dB,從超構(gòu)材料的另一端獲取輸出聲波;所述的輸出聲波滿足:隨著入射聲波的幅值的升高,亥姆霍茲共鳴器的諧振頻率f0降低,聲波的禁帶擴大、聲波的通帶減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用亥姆霍茲共鳴器的非線性特性改變聲學(xué)超構(gòu)材料通頻帶的方法,其特征是輸入聲波的聲壓級范圍低于130dB時,亥姆霍茲共鳴器的諧振頻率f0保持不變,聲波的禁帶及通帶保持不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用亥姆霍茲共鳴器的非線性特性改變聲學(xué)超構(gòu)材料通頻帶的方法,其特征是所述超構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)包括一維圓形管道,在前述一維圓形管道上級聯(lián)上多個亥姆霍茲共鳴器,管道的一側(cè)邊放置有吸聲材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用亥姆霍茲共鳴器的非線性特性改變聲學(xué)超構(gòu)材料通頻帶的方法,其特征是所述的亥姆霍茲共鳴器的級聯(lián)個數(shù)是50—500個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用亥姆霍茲共鳴器的非線性特性改變聲學(xué)超構(gòu)材料通頻帶的方法,其特征是相鄰亥姆霍茲共鳴器的中心距離小于聲波波長的五分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用亥姆霍茲共鳴器的非線性特性改變聲學(xué)超構(gòu)材料通頻帶的方法,其特征是圓形管道的內(nèi)徑及亥姆霍茲共鳴器的周期長度為l=30mm和L=70mm;亥姆霍茲共鳴器的頸部長度和截面面積為l1=13.5mm和s=25mm2,亥姆霍茲共鳴器腔體的長度和截面面積為l2=50mm和sc=2500mm2;此結(jié)構(gòu)適應(yīng)的聲波范圍為200Hz至2450Hz。需要說明的是,調(diào)整亥姆霍茲共鳴器及圓形管道的結(jié)構(gòu)參數(shù),可以適應(yīng)改變頻率范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用亥姆霍茲共鳴器的非線性特性改變聲學(xué)超構(gòu)材料通頻帶的方法,其特征是該方法具體為:
S1、通過調(diào)整入射聲波的幅值,改變亥姆霍茲共鳴器的有效非線性阻抗,前述輸入聲壓的幅值和有效非線性阻抗?jié)M足下述公式:
其中,j為虛單位;ω是入射聲波的角頻率,pa是入射聲波的幅值;B0=ρ0c02是空氣的體積模量,ρ0是空氣的密度,c0是空氣中的聲速;s=25mm2是亥姆霍茲共鳴器頸部的截面積,V0=scl2是單個亥姆霍茲共鳴器腔體的體積,sc=2500mm2,l2=50mm;是亥姆霍茲共鳴器的共振角頻率,Cm=V0/s2ρ0c02是腔體的等效力順,Mm=ρ0l1s是頸部空氣的質(zhì)量,l1=13.5mm;D(ω)=ω2-ω02+jδω,δ=Rm/Mm是衰減因子,Rm=Rvis+Rrad是亥姆霍茲共鳴器頸部的電阻,a1是頸部的半徑,η=1.5×10-5m2/s是粘滯系數(shù),Rrad=(1/4)ρ0c0(ka1)2/s,k為波數(shù);c=aCm,d=bCm2,a=(γ+1)s/2V0,b=(γ+1)(γ+2)s2/6V02,此處γ≈1.4是空氣的定壓比熱與定容比熱之比。
S2、結(jié)合前述有效非線性阻抗ZNHR,采用聲傳輸線方法,得到聲能傳輸頻譜;使得輸入不同的聲壓幅值pa,進(jìn)而改變ZNHR的值,從而達(dá)到改變聲能傳輸頻譜的目的。