亥姆霍兹共鸣器计算器

亥姆霍兹共鸣器由一个封闭空气腔体构成，通过狭窄开口或颈部与外界空气相连。颈部空气近似表现为振动质量，腔内可压缩空气则如同弹簧。两者共同形成具有特定共振频率的声学振子。吹过瓶口时，瓶子会在这一频率附近发声；倒相式音箱导管、进气消声器、乐器、调谐吸声器及建筑声学处理也使用相同原理。 理想共振公式为声速乘以二倍圆周率的倒数，再乘以颈部截面积除以腔体容积与颈部有效长度之积所得比值的平方根。圆形开口的截面积为圆周率乘以半径平方。增大颈部截面积会提高共振频率，因为更多空气可通过开口运动。增大腔体容积或颈部长度会降低共振频率，因为系统的顺性增加，或运动空气的质量增大。 实际颈部的声学长度大于测得的管长，因为每个开口外附近的空气也会运动。本计算器采用常见的端部修正，在实测长度上增加 1.7 倍颈部半径。该近似适用于两端均参与运动的简单无凸缘颈部，但精确修正取决于凸缘形状、壁厚、附近表面，以及一端是否通向较大腔体。因此，精细的音箱或消声器设计可能需要针对具体几何结构的修正。 声速随温度变化，因此本计算器以 331.3 米每秒乘以“一加摄氏温度除以 273.15”的平方根来估算。湿度和气体成分也会影响声速，但未纳入计算。声波波长等于声速除以共振频率，有助于判断结构尺度。当腔体和颈部尺寸相对于波长足够小时，集中参数模型效果最佳，此时可将腔内压力视为近似均匀。 真实共鸣器还存在阻尼。颈部的黏性损耗、热传导、辐射、多孔材料、泄漏及结构振动会展宽共振并降低峰值响应。理想公式预测的是中心频率，而不是带宽或吸声强度。可用结果选择初始几何尺寸，再考虑壁厚与制造公差。关键设计应通过阻抗测量、声压测试或合适的声学仿真验证，尤其是腔体不规则、导管显著扩口或多个共鸣器相互作用时。