巴特沃斯带阻声学滤波器设计

作者：吴雷; 梅玉林; 王晓明^*

来源：应用声学, 2023, 1-14.

• 声电类比
• 声学结构
• 滤波性能
• 传递函数

基于声电类比，通过电滤波器设计声学结构，得到的声学结构和电滤波器的滤波性能存在差异。为此，提出了针对声学结构声质量和声容的修正策略。首先，基于声电类比，建立声学滤波器的理论传递函数模型。然后，设计一阶巴特沃斯带阻声学滤波器，应用有限元法仿真其传递损失，并与传递函数理论模型的计算结果进行比较。接着，采用最小二乘法构造迭代优化算法，基于有限元幅频仿真数据，拟合声学滤波器的传递函数，计算声质量和声容的理论值和拟合值之间的误差，提出声质量和声容的修正策略。最后，通过设计一阶和三阶巴特沃斯声学带阻滤波器，对修正策略进行验证。研究表明，基于声电类比设计的声学滤波器，中心频率和阻带宽度皆偏离设计目标，且相对误差随目标阻带宽度的增加而增加；修正后的一阶巴特沃斯声学带阻滤波器，中心频率和阻带宽度的相对误差均值皆小于2%；修正后的三阶巴特沃斯声学带阻滤波器，中心频率相对误差从4.6%降到0.6%，阻带宽度相对误差从7.5%降到2.5%；应用提出的声质量和声容的修正策略，能显著提高通过电滤波器预测声学结构滤波性能的精度。

• 单位
  大连理工大学