非对称反馈扬声器的宽带非互易声散射

近年来,人们在对声学超材料进行了深入研究,同时也对非互易系统的开发做了大量工作。最早提出的系统之一是基于声子晶体与非线性介质的结合。在过去的十年中也涌现出许多其他系统,其中大多数依赖于使用非线性效应来打破声学系统的固有相互作用。虽然研究人员在开发具有众多潜在应用的非互易声学系统方面做出了巨大努力,但要实现高效的非对称传输且具备简单、小型化(亚波长)和宽带等特点仍然具有挑战性。声学传感器或声学介质的主动控制和调谐是实现非互易传播的另一种可能方式。目前由有源反馈或电分流器控制的动圈扬声器制成的系统已经用于声学超材料的设计,如时空对称系统、可重构声学谐振器或通过无序实现完美传输的系统。


近日,法国勒芒大学声学实验室的G. Penelet和Y. Aurégan研究团队展示了一个声学系统,它能够在较宽的频率范围内实现不对称传输。该系统的基本元件是一个沿管道轴线放置的动圈扬声器,以及一个嵌装在扬声器前侧的麦克风。扬声器既是一个质量弹簧振荡器,可以通过它反射和传输入射波,又是一个由麦克风通过反馈回路控制的声音再发射器。结果表明,由此产生的两个端口的互易性被破坏,并可用于设计宽带非对称波发射机。实验结果表明,存在一个从300 -1500 Hz的频带,实现了在正向上几乎完美的传输,而在反向上实现微弱(即约10%)的传输。由于这种高效紧凑的非互易散射体的宽带特性,它对入射脉冲的响应也展现出作为声阱的强大应用能力。相关研究成果发表在《Physical Review Applied》上。

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https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.064012

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