ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
1.1 Общие сведения об упругих колебаниях 5
1.2 Акустические резонаторы 9
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 20
2.1 Методика проведения эксперимента. Оценка погрешности измерения .... 20
2.2 Резонатор со сферической камерой 23
2.3 Резонатор с кубической камерой 27
2.4 Резонатор с цилиндрической камерой 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 43
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 45
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Явление резонанса проявляется во многих сферы нашей деятельности. Оно встречается во всех колебательных системах: в механике (маятник, колебание струн), электрических цепях, акустике. Для полезных резонансов всегда пытаются найти применение (радиоприемники), вредные же всегда стараются погасить.
Акустический резонатор (или резонатор Гельмгольца) представляет собой одну из простейших колебательных систем. Он выполнен в виде сферического сосуда с открытым горлом. В качестве примеров применения на практике резонатора Гельмгольца можно привести струнные музыкальные инструменты полые корпуса, которых позволяют усиливать колебания, исходящие от струн. По то кому же принципу работают фазоинверторы в корпусах акустических систем. Также он может быть применен в конструкции различных излучателей колебаний. Примечательно, что помимо усиления акустический резонатор может ослаблять колебания на резонансных частотах. Данное свойство применимо в следующих отраслях: в шумовой обработке автомобильных салонов для уменьшения резонансов салона, в качестве элементов поглощения шумов в студиях звукозаписи, в автомобильных глушителях двигателей внутреннего сгорания. Резонатор Гельмгольца является одним из наиболее распространенных элементов глушения шумов, поэтому очень важно точно рассчитать его акустические параметры при его проектировании.
При использовании формулы для расчета собственной частоты возникают несоответствия между теоретическими и экспериментальными значениями собственных частот. Данные несоответствия устраняют, вводя некую поправку на параметры резонатора.
Целью данной работы являлось исследование зависимости частоты резонатора Гельмгольца от его геометрических параметров и поиск выражения для поправки в формуле для собственной частоты для разных конфигураций резонатора. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
• разработка лабораторной установки;
• создание физических моделей акустических резонаторов;
• проведение эксперимента;
• исследование влияния геометрических характеристик резонатора на его параметры.
В результате экспериментального изучения характеристик акустического резонатора с разными формами камеры были получены следующие результаты:
для сферического резонатора:
• наблюдается только один резонансный пик, вблизи значения, рассчитанного по формуле (1.20);
• величина поправки 5 близка к некой постоянной, характерной для каждого диаметра горла;
• значение коэффициента k,предложенное в [3], близко по значению к коэффициенту, полученному экспериментально для d=14мм. Значение коэффициента и предложенное в [5] отличается от экспериментальных значений;
для кубического резонатора:
• как и в случае резонатора со сферическим сосудом наблюдается только один пик вблизи собственной частоты резонатора, рассчитанной по формуле (1.20);
• разница между практическими значениями собственных частот и теоретическими больше, чем в случае сферического резонатора;
• поправка 5 для кубического резонатора имеет линейную зависимость от длины горла, причем для разных dугол наклона прямых отличается;
для цилиндрического резонатора:
• помимо основного пика, характерного для акустического резонатора, присутствуют пики, соответствующие полуволновому резонатору;
• пики, характерные для полуволнового резонатора, наблюдаются на частотах, отличных от теоретических, а также наблюдаются пики нехарактерные ни для полуволнового резонатора, ни для четвертьволнового;
• величина поправки 5 близка к некой постоянной, и слабо зависит от объема, однако при уменьшении длины горла, наблюдается увеличение значения поправки для всех объемов;
• значения коэффициентов k,u,полученные экспериментально, близки по значениям, предложенными авторами в работах [3,5].
