周期性声学栅对声子晶体相空间的调控研究

基于周期性声学栅修饰的二维声子晶体,本文从理论上计算其能带结构、等频率色散线,详细讨论引入周期性声学栅后晶体相空间的各种改变.计算结果表明:周期性声学栅的引入能够灵活调制声子晶体的色散关系,更加有效地利用晶体中存在的各种模式,由此可以实现一些较为新颖的声波人工操控.     

基于二维声子晶体多通道线缺陷结构的定向声激发

提出一种基于声子晶体线缺陷波导的多通道结构来实现声波定向激发.一束入射声波在该结构中传播时被分割成多束分支,这些分支声束到达输出端时具有相等的相位,进而在输出端产生具有高度准直形态的辐射场分布.该辐射场分布的半高宽具有反比于结构中通道数的特点.数值模拟结果与实验结果同时验证了这种结构的声定向效应.相对于大多数已有的声波定向方案,这种结构具有简单从而易于制备的优点.     

基于亥姆霍兹共振的超薄弧形声学超表面地毯斗篷

利用局部相位补偿调制的方式设计了一种超薄的弧形声学超表面地毯隐身斗篷.该斗篷由52个亥姆霍兹空腔共振结构单元组成,且结构单元厚度小于波长的0.2倍.数值模拟结果显示:文中所设计的隐身斗篷在深亚波长范围内隐身效果良好,其工作频宽为5850—7550 Hz.进一步探究声波斜入射时地毯斗篷的工作效果,发现在30°的入射角范围内都具有良好的隐身效果.此外,利用余弦相似度(cosine similarity, CSI)函数精确量化分析了该隐身斗篷的工作性能,计算结果展示,在斗篷工作的带宽范围内,覆盖斗篷后的CSI值趋近于无斗篷覆盖地面的CSI值,展示了其在的良好隐身性.本文所设计的斗篷均以超薄的亥姆霍兹共振结构为组成单元,结构简单,易于实现,有利于未来的实际应用.     

高对称型声子晶体自准直弯曲及分束

基于二维六方晶格声子晶体的高对称性, 通过裁剪声子晶体模型, 实现声波自准直束60°和120°全反射弯曲, 证实点源声波的准直弯曲和亚波长成像. 在六方晶格声子晶体中引入线缺陷, 实现自准直束的60°和120°弯曲及分裂, 详细分析了缺陷尺寸对入射准直束的60°(或120°)弯曲声束与透射声束能量分配的影响. 本文的工作可以使基于自准直效应的应用更加灵活.     

计算机辅助受迫振动实验

在Matlab平台下编写了图形用户界面程序，该程序利用计算机的声卡采集音叉上的压电换能器信号，精确地计算出频率值和平均振幅，通过多组数据采集及插值计算，可自动绘制出不同阻尼下的共振曲线．