【摘 要】
：
本文设计了可以实现声学宽带多焦点聚焦的声学人工结构。该结构由一系列不同深度的细槽组成，通过控制细槽深度以及细槽分布，可实现对相位的精准操控，从而将入射能量汇聚到空间中的指定位置。这种人工结构还允许对焦点的相对位置及数目进行精确而自由的调控。数值仿真结果验证了所设计结构的聚焦效果。该方案具有设计简洁、表面平整、焦点可控以及工作频带宽等优点，有望在生物医学及无损检测等场合产生广泛应用。
【机 构】
：
南京大学声学研究所 南京210093
【出 处】
：
2016年度全国检测声学与物理声学会议
论文部分内容阅读
本文设计了可以实现声学宽带多焦点聚焦的声学人工结构。该结构由一系列不同深度的细槽组成，通过控制细槽深度以及细槽分布，可实现对相位的精准操控，从而将入射能量汇聚到空间中的指定位置。这种人工结构还允许对焦点的相对位置及数目进行精确而自由的调控。数值仿真结果验证了所设计结构的聚焦效果。该方案具有设计简洁、表面平整、焦点可控以及工作频带宽等优点，有望在生物医学及无损检测等场合产生广泛应用。
其他文献
非双盲隐身斗篷允许被隐身物体感知外部信息，该特性在高精度传感以及水下隐身等场合具有广阔的应用潜能。但现有的隐身斗篷设计通常基于坐标变换技术，需要将具有负等效参数的声学材料制成复杂的多层结构或使其参数满足特殊的空间分布。本文研究了可利用简化参数分布来对自由空间中圆形物体实现非双盲隐身的声学斗篷。通过推导物体的散射声场的解析表达式，并使用遗传算法来优化斗篷的结构参数，获得了最小化的散射声场。结果 表明
体积型超构介质的低维化，超构表面近年来逐渐得到了人们的广泛关注。超构表面是由微结构单元按突变型宏观“序”排列在一起形成的具有亚波长厚度的平面型超构介质体系，它可以灵活有效地操纵波的振幅、相位、传播模式等。相对于体积型超构介质，声学超构表面具有结构简单、紧凑、易加工等特点。超构表面可用来设计超薄器件，以实现一系列新颖的物理效应与功能，如异常折射/反射、极化旋转、复杂波束、体波向表面波转换、超透镜等。
近年来，声波人工结构材料(如声子晶体、声超材料等)引起人们的广泛研究兴趣。基于对结构的灵活剪裁，声波在这些人工功能材料中的传播可展现大量新奇特性。结合人工结构在声波中的响应特性，这里探讨声波诱导的超材料与硬墙壁之间的相互作用，发现两者之间存在强的排斥力；研究两个相同的弹性结构板之间的相互作用，发现通过激发耦合板波模式既可以共振地增强排斥相互作用，也可以产生极强的吸引相互作用。
Background,Motivation and Objective Photonic crystals,as a periodic structure to manipulate the propagation of electromagnetic waves,has enabled realizing compact and efficient devices such as photoni
声波辐射模式的调制已经受到了人们强烈的关注，这是因为它有意义重大的应用价值，包括在超声医疗仪器、秘密通讯、声学探测等方面。然而，由于衍射效应，从普通声源发出的声波在传播过程中会发散，特别是低频声波。著名的获得声波不同辐射模式的方法是使用相位传感器阵列系统。但是，该方法在设计、加工和操作上太复杂也太昂贵了。近年来，在折射率渐变的声子晶体方面取得的进展提供了一个新的对辐射的模式进行调制的方法。该方法利
晶体是一种具有周期性结构并呈现声波/弹性波带隙的功能材料。当弹性波在受到弹性常数的周期性调制时，可能会产生声子带隙，即一定频率范围的弹性波的传播被抑制或禁止。声子晶体的这种特性使其在减振、降噪及新型声学功能器件设计方面极具应用前景，因而受到广泛关注。虽然目前国内外对声子晶体的研究主要集中在二维及三维声子晶体上，但一维声子晶体由于结构简单且易于获得较宽的带隙，因此有可能在减振降噪等领域得到广泛的应用
声子晶体是指由两种或两种以上介质组成的周期性复合材料或结构，其具有弹性波带隙等物理特性，在振动与噪声控制中具有广阔的应用前景。夹层板在飞行器、舰船、列车等典型装备中有着广泛的应用，是相关装备舱体结构的重要组成部分，其声振特性对装备振动与噪声环境有重要影响。本文基于局域共振型声子晶体理论，通过在夹层板表面周期性附加层状局域共振单元，设计了周期夹层板结构，以实现其振动与声辐射的抑制。研究中首先对结构色
有效地操控声场是解决许多声学工程问题的理论工具，比如：超声成像、无损检测等。声学超表面是一种新颖的且具有超薄厚度的声人工结构。通过合理的设计超表面的构成单元，经由超表面反射或透射的声波的相位可以被精准控制，进而可以得到所预期的反射或透射声场。我们通过引入空间折叠和串联亥姆赫兹腔耦合共振的概念，首次在理论上提出了对反射波和透射波的声学超表面，并从实验上实现了一些有趣的声场操控，如声聚焦、超低频完美吸
周期变截面波导在频域上通常会产生布拉格禁带，其特性与结构参数密切相关，特别是，占空比的变化会导致布拉格禁带具有不同的拓扑性质。我们将具有不同拓扑特性的两个布拉格波导连接，在其连接处通常会发现声能量的局域化，即产生了界面态。本文以界面态的产生机理为基础，研究了复合波导布拉格禁带中的界面态，并通过占空比的改变，实现了对界面态频率的调控。两种占空比不同的周期结构波导连接，由于界面态的存在导致在原布拉格禁
本文以周期变截面结构波导中的模式共振理论为基础，通过理论推导计算，设计了变截面周期波导的结构参数，从而实现了四个径向模式之间的共振相互作用。通过对周期变截面结构波导中四模共振现象的研究，我们发现，与传统的两个径向模式共振(即布拉格共振和非布拉格共振)相比较，四模共振得到的谱带特性完全不同，即，四模共振破坏了原有两模共振所形成的低阶模禁带，在原频率禁带内出现了两个通带。进一步的模式分析表明，这两个通