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荷姆霍茲共振器原理

赫姆霍茲共振器(Helmholtz resonator)是一種聲學裝置,其工作原理基於空氣在一個腔室中的共振現象。它通常由一個空腔和一個直徑較小的吸入管組成,通過一個小的開口與外界大氣相聯繫。當外界聲波作用於共振器時,管內及管口附近的空氣會隨聲波振動,形成一個聲質量元件。空腔內的空氣壓力會隨空氣的脹縮而變化,同樣具有一定的聲質量。空氣在開口壁面的振動摩擦會導致聲能損耗,形成一個聲阻

當入射聲波的頻率接近共振器的固有頻率時,孔徑的空氣柱會產生強烈振動,在振動過程中由於克服摩擦阻力而消耗聲能。這種共振現象會導致聲波的相消乾涉,從而減小或消除特定頻率的聲波,達到消聲的目的。共振器的吸聲係數隨頻率變化,最高吸聲係數出現在共振頻率處。

赫姆霍茲共振器可以用於多種套用,包括消聲設備和傅立葉分析中的波長變換器。它的共振頻率可以通過改變結構參數,如空氣密度、腔體大小等來進行調節。此外,還有一種可調節的通用共振器,由兩個圓柱體組成,一個在另一個內部,通過滑動可以連續調節共振器的容積,進而調節諧振波長