Czy istnieje mechaniczny odpowiednik filtra Hi / Low Pass (jak w elektrotechnice)?

Zastanawiałem się, czy istnieją pewne media (na przykład szkło, powietrze, pianka itp.), Które są szczególne, biorąc pod uwagę ich skład chemiczny i / lub strukturę pozwalającą na odfiltrowanie fal mechanicznych (przykłady obejmują: dźwięk, wibracje) wysokich lub niskie częstotliwości. Czy one istnieją? Czy mogę prosić o przykłady?

Mniej abstrakcyjny przykład: mam tendencję do zauważania basu muzyki wydobywającej się z samochodu obok mnie, gdy zatrzymuję się na czerwonym świetle. Nie wiem, czy wynika to po prostu z amplitudy tych komponentów o niskiej częstotliwości, czy też w grę wchodzi mechaniczne filtrowanie (tłumienie wyższych częstotliwości). To jest źródło inspiracji do zadania mojego pytania.

W bardziej ogólnym znaczeniu elektryczne pojęcia indukcyjności, pojemności i rezystancji są równoważne masie, stałej sprężyny i tarciu w świecie mechanicznym. Napięcie staje się siłą, a prąd staje się prędkością.

Na przykład zawieszenie w pojeździe to dokładnie dostrojony filtr dolnoprzepustowy, który wykorzystuje masę ramy i nadwozia, sprężyny na osiach i amortyzatory, aby „zablokować” wibracje o wysokiej częstotliwości z drogi w połączeniu z pasażerami i ładunkiem w środku.

Tak, w przypadku dźwięku istnieje termin zwany „impedancją akustyczną”, który podobnie jak impedancja elektryczna zależy od częstotliwości. Impedancja akustyczna wynika z równania fali akustycznej, które przyjmuje taką samą formę jak równanie fali elektromagnetycznej.

Tak więc każde ciało stałe ma impedancję akustyczną, tak jak każdy przewodnik ma impedancję elektryczną. Transmisja fali akustycznej zależy od kąta padania i zawartości częstotliwości, przy czym impedancja materiału tłumi określone częstotliwości. Kanały działają jak falowody, możesz tworzyć rezonatory akustyczne itp. - Istnieje mnóstwo podobieństw, ponieważ leżące u ich podstaw równania są prawie identyczne.

Podobnie jak dopasowanie impedancji elektrycznej powoduje maksymalne przeniesienie mocy elektrycznej, dopasowanie impedancji akustycznej powoduje maksymalne przeniesienie mocy akustycznej. Do tego służy ultradźwiękowa galaretka - dopasowanie impedancji między różdżką a skórą.

Można to wykorzystać do odwrotnego celowego niedopasowania impedancji skutkuje falami odbitymi i bardzo niskim przenoszeniem mocy akustycznej. W rzeczywistości istnieje linia płyt kartonowo-gipsowych zaprojektowana w celu wykorzystania tego, aby zapobiec / zminimalizować „głośnego sąsiada”.

Istnieją analogi do filtrów w wielu systemach mechanicznych. W systemach płynnych podatnych na skoki ciśnienia, być może dlatego, że używają pompy o stałej pojemności skokowej, zostanie użyty akumulator do odfiltrowania tych skoków, aby zapobiec uszkodzeniu innych części układu.

Wibroizolator działa w podobny sposób. Czasami są używane tak, jak są. Innym razem, dla bardziej krytycznych zastosowań, są one przeznaczone do filtrowania określonych częstotliwości, takich jak prędkość obrotowa silnika lub pompy, aby je odfiltrować i ograniczyć lub zapobiec pobudzeniu tej energii do otaczającej struktury. Odbywa się to poprzez kontrolowanie zarówno geometrii, jak i właściwości materiału izolatora. Jednym z moich pierwszych projektów poza licencją było zaprojektowanie takiego mocowania dla małego silnika pompy.

Kolejnym filtrem mechanicznym jest dostrojony tłumik masy . Zazwyczaj znajdują się one w wieżowcach i mają na celu ograniczenie ruchu budynku z powodu trzęsień ziemi. Ten sam pomysł został zastosowany również do silników urządzeń , w których metalowy „Lollipop” jest wspornikowy od strony silnika. Częstotliwość rezonansowa masy i pręta są dopasowane do częstotliwości roboczej silnika. W rezultacie, gdy silnik się obraca, energia o częstotliwości roboczej silnika wprawia się w wibrację masy w powietrzu zamiast przekazywania jej do konstrukcji urządzenia, gdzie będzie promieniowana jako dźwięk.