شرایط امپدانس

View Categories

شرایط امپدانس

2 min read

شرایط امپدانس
یک شرط مرزی امپدانس فشار آکوستیک و سرعت صوتی را در یک نقطه معین به یکدیگر مرتبط می کند. این رابطه با دانش در مورد شرایط روی مرز، به عنوان مثال، یک ماده خاص یا یک مرز فعال صوتی ارائه می شود. بنابراین، یک شرط مرزی امپدانس می‌تواند برای تحمیل ویژگی‌های مرز بدون مدل‌سازی صریح آن استفاده شود. بنابراین شرایط مرزی امپدانس، شرایط مرزی صدا-سخت و صدا-نرم را تعمیم می‌دهد تا به تعداد زیادی از موارد بین این دو حالت افراطی رسیدگی شود.
از نظر ریاضی، یک امپدانس صوتی خاص Zn در برخی از مقطع ها به عنوان نسبت بین فشار صوتی p و سرعت صوتی عمود بر ناحیه (سرعت نرمال) تعریف می شود.
.
در آکوستیک فشار، دامنه فرکانس، این شرط مرزی به عنوان تحمیل می شود
(2-26)
در حالی که در آکوستیک فشار، رابط گذرا با استفاده از مطالعه وابسته به زمان، شرایط مرزی امپدانس به شرح زیر است:
(2-27)
در اینجا n امپدانس صوتی خاص (ورودی) حوزه خارجی است و دارای واحد امپدانس صوتی خاص است. امپدانس صوتی خاص Zn (واحد SI: Pa·s/m) به امپدانس صوتی ac (نسبت فشار و سرعت جریان، واحد SI: Pa·s/m ) و امپدانس مکانیکی mech (نسبت) مربوط می شود. نیرو و سرعت، واحد SI: N·s/m) از طریق ناحیه A مرز، با توجه به
(2-28)
شرایط مرزی امپدانس فقط سرعت نرمال (سرعت عمود بر مرز) را با فشار مرتبط می کند، اما سرعت مماسی (مولفه موازی با مرز) را در نظر نمی گیرد. این به دلیل ساختار ریاضی معادله حاکم و این واقعیت است که آکوستیک فشار فقط فشار اسکالر را حل می کند. به عبارت دیگر، شرط مرزی امپدانس فقط برای مولفه عادی میدان برخورد اعمال می شود. بنابراین، با اعمال یک شرط مرزی امپدانس، این مولفه سرعت مماسی به طور کلی نادیده گرفته می شود. به همین دلیل، شرایط مرزی امپدانس در اغلب موارد تقریب‌های مرتبه پایینی نسبت به ویژگی‌های مرزی واقعی است. در مواردی که این امر غیرقابل قبول است، در نتیجه بهتر است که مرز را به طور صریح مدل سازی کنیم یا از مدلی با مرتبه بالاتر استفاده کنیم، مانند مثالتابش موج صفحه در یک مرز باز.