A reactive type acoustic filter is developed based on the phase cancellation effect which is occurring in the plane wave propagation through the two paths where the cross sectional areas are reversely changing. The theory is experimentally validated by the use of a cylindrical duct and an inserted hollowed cone of which vertex part is eliminated. Noise attenuation and the filtered frequency are dependent on the area variation and the effective length of the filter. Experimental comparison shows that the filtered frequencies of 1st and 2nd mode are lower than the analytical prediction due to the mass loading effects, and the 3rd mode is in good agreement. The proposed filter can be applied as an in-duct noise filter for improving the sound quality in a narrow space for various industrial applications.
본 논문은 길이 방향에 따라 단면적이 감소하는 경로와 증가하는 경로 2개가 존재할 경우 길이 방향에 따른 단면적 변화율과 경로의 길이에 의하여 특정 주파수에서 음파의 위상이 반대되는 현상이 발생하여 전달 경로 하단에서 해당 주파수의 소음이 상쇄되는 현상을 규명하였다. 단면적 변화를 고려한 1차 파동 방정식을 적용하여 매우 간단한 해석적인 해를 구하였으며, 원형 덕트 내의 속이 빈 콘 형상의 단면적 변화를 적용하여 실험적으로 검증하였다. 질량 효과에 의하여 필터링 주파수는 1, 2차 모드에서는 이론보다 더 낮은 주파수에서 결정되나, 3차 이상 고차 모드에서는 이론식으로 그 해당 주파수를 예측할 수 있다. 본 연구의 결과는 좁은 공간에서 덕트의 특정 소음의 주파수를 제거하여 음질을 개선할 필요가 있는 경우 이를 덕트 내부에 적용하는 콤팩트한 필터로 적용할 수 있다.