[实用新型]一种测试二维软材料声子晶体带隙的系统

说明书

本实用新型公开了一种测试二维软材料声子晶体带隙的系统，包括固定底座、加载模块及声学测试模块，加载模块设于固定底座上，包括手轮、位移数显卡尺、滑块I和滑块Ⅱ、滑轨、螺纹转轴、上下层夹具；声学测试模块包括激振杆、激振器、加速度传感器Ⅰ和加速度传感器Ⅱ、模/数转换器、函数信号发生器、功率放大器及计算机；本实用新型的装置是在传统波动测试技术的基础上，将拉伸加载和波动测试通过结构设计集成为一体，开发出的一套加载及测试可同时进行的测试系统，利用本实用新型一种测试二维软材料声子晶体带隙的系统，能够简单测得加载前后的方向带隙。该带隙测试系统组装方便、使用方法简单，可实现软材料的拉伸加载并进行实时的波动测试。

技术领域

本实用新型属于软材料以及隔声减噪技术领域，涉及一种测试二维软材料声子晶体带隙的系统，该系统可通过机械加载实现软材料声子晶体带隙调控的波动测试，以研究二维软材料声子晶体变形特性、波动特性以及带隙特性。

背景技术

声子晶体是一种具有弹性波带隙特性的周期复合材料或结构，其最重要的特征是带隙频率范围内的弹性波在声子晶体中传播时会被抑制，在隔声减噪等领域具有丰富的工程应用前景。

近年来，关于声子晶体的研究受到国内外学者越来越多的关注，其中，如何调控带隙(通过相关措施来改变带隙的频率范围)逐渐成为研究热点。通常情况下，声子晶体的带隙特性与周期单元的拓扑结构、周期性的布排方式(如正方形、矩形和三角形排布方式等)以及材料特性有关，调整这些参数可以改变带隙的位置及频率范围。传统的声子晶体常用硬材料制成，其局限在于很难通过改变几何参数来调控带隙的位置及频率范围，而用软材料(如橡胶、水凝胶、硅胶等)制成的声子晶体则可解决这一问题。软材料声子晶体利用软材料本身的超弹特性可使结构发生大范围的可逆弹性变形，同时改变了结构的几何构型及瞬时切向刚度，从而改变带隙的位置及范围。已有的研究发现，可通过对软材料施加外加机械载荷的方式来实现弹性波的调控，这种调控方式简单易行，并且能够反复地实施，为弹性波的调控提供了一种新思路，更为减振降噪、新型声学器件(如声子开关) 设计等方面提供了参考。

对二维软材料声子晶体的带隙特性研究需要进行相应的波动实验，对激振力和声子晶体分别进行测量后输入到振动与噪声分析软件中完成数据分析，以便验证数值计算结果的正确性。目前，国内对二维软材料声子晶体的实验研究还很少，特别是对声子晶体加载同时进行波动实验的研究。为解决以上技术问题，本实用新型设计了一种测试二维软材料声子晶体带隙的系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种测试二维软材料声子晶体带隙的系统，以进行二维软材料声子晶体在受到拉伸/压缩载荷变形后带隙特性的实验测试，该系统将加载和波动实验结合在一起，能够方便地完成软材料声子晶体受机械载荷发生大变形后的波动实验。

本实用新型解决上述问题采用的技术方案如下：

一种测试二维软材料声子晶体带隙的系统，包括固定底座、加载模块及声学测试模块，加载模块设于固定底座上，包括控制手轮、位移数显卡尺、两个带螺纹的滑块-滑块I和滑块Ⅱ、滑轨、螺纹转轴、上下层夹具；声学测试模块包括激振杆、激振器、两个加速度传感器-传感器Ⅰ和传感器Ⅱ、模/数转换器、函数信号发生器、功率放大器及计算机；

所述的螺纹转轴、滑轨平行固定于固定底座上，螺纹转轴具有上下两段反向的螺纹，滑块I和滑块II均穿置于滑轨上，滑块Ⅰ与螺纹转轴的上段螺纹连接，滑块Ⅱ与螺纹转轴的下段螺纹连接，螺纹转轴端部与手轮相连接，位移数显卡尺的滑块固定在滑块Ⅰ或滑块Ⅱ上，下层夹具上下两端分别与滑块I、滑块II固定，上层夹具通过螺钉与螺帽将软材料声子晶体试件固定于下层夹具上；

所述的传感器Ⅰ、激振杆分别与软材料声子晶体中部的左、右边界相连，传感器Ⅱ固定在激振杆上，传感器I和传感器II均与模/数转换器相连接，模/数转换器与计算机相连接；所述的函数信号发生器、功率放大器、激振器依次相连；激振器与激振杆相装配。

本实用新型的有益效果是：