申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2021-08-20

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN113707119B

主分类号：G10K11/162

分类号：G10K11/162;G10K11/172;G06F30/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.08#授权;2021.12.14#实质审查的生效;2021.11.26#公开

摘要：本发明公开了一种压电声学超材料的主动调控方法，具体为：针对有限长度和有限数量局域谐振单元的一维压电声学超材料，首先建立机电耦合模型，之后在压电声学超材料产生负动态刚度的前提下，计算压电声学超材料的带隙范围和形成条件，然后推导出传递函数并进行频率补偿，最后将传递函数数字化，实现了数字可编程压电声学超材料；本发明所提出的主动调控方法可以实时地、方便地根据目标频率进行参数配置，在低频范围内实现了明显的带隙和超过40dB的超强振动衰减；并且，压电声学超材料是一个多输入多输出MIMO系统，本发明提出的主动调控方法极大降低了MIMO系统的设计复杂度，为主动控制算法在压电声学超材料中的大规模应用搭建了桥梁。

主权项：1.一种压电声学超材料的主动调控方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：S1，建立压电声学超材料的机电耦合模型；S2，根据所述S1的机电耦合模型，在压电声学超材料产生负动态刚度的前提下，计算压电声学超材料的带隙范围和形成条件；S3，根据所述S1的机电耦合模型，推导传递函数并对谐振频率进行补偿，在满足所述S2的带隙形成条件的前提下，可形成范围及深度可调控的带隙；S4，将所述S3的传递函数数字化，实现压电声学超材料的主动调控；其中，所述S1中建立压电声学超材料的机电耦合模型，具体为：根据控制单元，利用复合梁结构的动力学方程，建立压电声学超材料的机电耦合模型，其中超材料结构的机电耦合方程经过解耦处理，第r阶模态响应可以表示为： 式中，Hrs是第r阶模态对应的模态坐标的拉普拉斯变换，Qrs是复合梁结构模态激振力的拉普拉斯变换，s是拉普拉斯算子，ζr是复合梁结构的第r阶模态对应的机械阻尼比，ωr是复合梁结构的第r阶固有频率，α是与机电耦合作用相关的无量纲参数，Cp是压电片的内部等效电容，β是电压放大电路的电压放大倍数；Z0s＝1Cs，Zs＝Ls+R，其中C是电荷放大器的反馈电容，L、R分别是增强型分流电路中与压电片串联的电感和电阻；所述S2中根据机电耦合模型，在压电声学超材料产生负动态刚度的前提下，计算出压电声学超材料的带隙范围和形成条件，具体为：带隙范围Δωbg是： 带隙形成条件： 上式中，ωt是电感电阻串联分流电路的谐振频率，满足ωt2＝1LCp。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学 一种压电声学超材料的主动调控方法

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