Planar acoustic metamaterials with the active control of acoustic impedance
Project goals
The proposed project focuses on a basic research of design tools and fundamental properties of planar acoustic metamaterials and a research of methods for control of their acoustic impedance in changing operational conditions. Acoustic tunable metamaterials will be realized as multilayer composite shells with piezoelectric elements. Active control of their acoustic impedance will be realized by connecting the piezoelectric elements to active electric shunt circuits with negative impedance converters or gyrators. Methods of adaptive piezoelectric shunt damping will be researched. Design of metamaterials with given acoustic impedance will be realized using Finite Element Method simulations. The acoustic properties of the realized metamaterials will be evaluated using acoustic transmission loss and acoustic absorption coefficient measurements. Static and dynamic displacements of metamerials produced by electric voltage will be measured using Digital Holographic Interferometry. The project results will be applicable in a design of noise shielding systems, sound-absorbing panels, etc.
Keywords
acoustic metamaterialcontrol of acoustic impedancepiezoelectric transduceradaptive piezoelectric shunt damping
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 17 (SGA0201300005)
Main participants
Technická univerzita v Liberci / Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i.Contest type
VS - Public tender
Contract ID
13-10365S
Alternative language
Project name in Czech
Plošné akustické metamateriály s aktivním řízením akustické impedance
Annotation in Czech
Podstatou projektu je výzkum návrhových metod a základních vlastností plošných akustických metamateriálů a dále výzkum metod pro aktivní řízení jejich akustické impedance v proměnných pracovních podmínkách. Akustické laditelné (aktivní) mematamateriály budou realizovány jako vrstvené kompozitní skořepiny s piezoelektrickými prvky. Aktivního řízení jejich akustické impedance bude docíleno připojením piezoelektrické části metamateriálu k aktivnímu elektrickému jednobranu se záporným impedančním měničem nebo gyrátorem. Budou vyvíjeny adaptivní metody tlumení tzv. Piezoelectric shunt damping. Návrh metamateriálu s požadovanými vlastnostmi bude proveden pomocí simulací metodou konečných prvků. Akustické vlastnosti realizovaného metamateriálu budou zhodnoceny měřením akustické přenosové ztráty, koeficientu absorpce, apod. Statické a dynamické výchylky metamateriálu způsobené elektrickým napětím budou měřeny digitální holografickou interferometrií. Výsledkem projektu jsou metody a návrhové nástroje aplikovatelné v designu systémů protihlukových štítů, zvukově-absorpčních panelů, apod.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BI - Acoustics and oscillation
CEP - secondary branch
JA - Electronics and optoelectronics
CEP - another secondary branch
BM - Solid-state physics and magnetism
10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)
10307 - Acoustics
20201 - Electrical and electronic engineering
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project was devoted to the new active acoustic metamaterials based on composite piezoelectric shells. The numerical models were created and the control law using the synthetic impedance were designed. The developed metamaterials have been constructed and their excellent active sound insulation properties demonstrated. The results have been adequately published and documented.
Solution timeline
Realization period - beginning
Feb 1, 2013
Realization period - end
Dec 31, 2015
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 20, 2015
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP16-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Sep 25, 2017
Finance
Total approved costs
5,139 thou. CZK
Public financial support
5,139 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 139 CZK thou.
Public support
5 139 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BI - Acoustics and oscillation
Solution period
01. 02. 2013 - 31. 12. 2015