声学滤波器

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第577页（1925字）

若用以上各滤波器，开口旁支管及主管导的扩张等的组合，可制成变化繁多的声学滤波器，也就成为当代工业噪声控制中的各类消声器。采用声学与电学滤波器类比，会使设计更方便。例如基本形式的低通电学滤波器，只要在传输线上跨接一电容器而成，类比的声学滤波器只要在半径为a₁的主管导中插入一段半径为a₂的粗管导而成，如图11．3－11所示。这种滤波器已在前面所讨论过的属于截面积不同的导管透射的问题。

(a)简单声学低滤波器 (b)类比电学滤波器 (c)滤波器(a)的功率透射曲线。

图11．3－11 扩张管声学滤波器及电类比

在满足kl=π／2时，即l=λ／4时出现透射的最小值(l为滤波器的波长)

扩张管l越长，滤波器开始衰减的频率也就越低(因为l～λ)，这与类比电学滤波器增加电容的作用一样。

这特性加上(11．3－67)就构成了声学滤波器的普遍原则，这就是横截面积的相对大小决定滤波器的效率。在kl=π／2的低频，声学与电学的滤波器性质相似，但在此频率以上，它们就完全不同了，电学滤波器的功率透射比随频率的提高而降低，而声学滤波器却反而继续升高。当kl=π时又达到了等于1的最大值，当频率继续增加时，声透射比又出现一连串的最小值与最大值，最后当ka₁远大于1时就保持在100%的透射比。但当波长比主管的半径大得多时才适合。可以证明当时，(11．3－62)式的结果与声顺为C_b=V／ρc²的旁支是等效的，其中V为扩张管的体积。

在传输线上串联一电感，也会降低高频的透射，如图11．3－12所示。这可以看做在主管之间引入串联的声质量，与扩张管导的情况一样。在一级限频率范围，声学滤波器频率的截止尖锐度可采用多级网络来提高。图11．3－13为一普通的未考虑损耗的三级声学滤波器及其电学类比电路。若考虑损耗就用开管口，即在电感上串联一定的电阻。

图11．3－12 管导的颈缩及它的电学类比

图11．3－13 多级声学滤波器及电学类比

【参考文献】：

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