基于变换声学的角反射器的设计*

基于超材料的新型声学器件是近年来的研究热点,变换声学为这些新型声学器件的实现带来了可能。该文提出了一种基于变换声学的声反射器模型的设计方法。通过简单的线性映射,该声反射器具有均匀而各向异性的参数。利用Biot流体等效介质理论,通过周期分层结构可以对该反射器进行实现。仿真结果显示,在一定角度范围内,该反射器可以将声波按照入射方向进行反射,同时也验证了该结构的宽频有效性。     

浅层目标亚波长声学成像新方法

正声学成像是一种用来检测物质结构和成分的重要方法,其分辨率受限于衍射极限(diffraction limit)。为了获取更高的分辨率,往往需要测量高空间频率的声倏逝波(acoustic evanescent wave)。倏逝波带有物体的细节特征信息,离开天然材料物体后的衰减特性满足指数关系。近年来,科学家利用结构声学超常材料(structured acoustic metamaterials,AMM)克服衍射极限,通过增强倏逝波     

一种减小尺寸的声彩虹捕获效应结构*

该文提出了一种减小尺寸的彩虹捕获效应结构,在铁板上刻上深度相同的空气凹槽阵列并加入周期性缝板单元,通过调节缝宽得到不同的等效折射率。该文对1000 Hz～2000 Hz的声波进行仿真实验,仿真结果表明不同频率的声波被局域在不同的位置,即实现了彩虹捕获效应。由于局域处声波群速度很小,局域处声场能量得到很大的提升。相对于传统的深度渐变的空气凹槽结构,我们的结构尺寸更小,可调性更强,更容易实现对低频声波的捕获效应。该结构具有能量加强和声波空间分离的效应,相信在声吸收、声波识别等领域有着潜在的应用前景。     

基于遗传算法的五模材料分层优化*

由于超材料的微结构尺度不能忽略,利用超材料微结构所集成的器件等效参数不是连续分布的,而是呈离散分布的。因此在利用超材料设计声学器件的过程中,需要对器件进行分层离散化,而分层方案的选取往往会影响器件的工作效果。该文基于五模材料水下隐身衣的设计理论,提出了一种基于遗传算法的五模材料隐身衣分层优化策略,并分别对优化前和优化后的分层隐身衣做了声学仿真。仿真结果表明采用优化策略后,隐身衣背景声场的散射能量和反射能量均有大幅度降低,并且对窄带探测信号和宽带探测信号均有较好的隐身效果,因此该分层优化策略能够显著提升隐身衣的隐身效果。该文所提出的分层优化策略为提升五模材料隐身衣性能提供了理论支持,并可以进一步推广至其他超材料器件的微结构设计中。