【摘要】：一直以來,聲學(xué)技術(shù)由其在軍用與民用領(lǐng)域應(yīng)用的重要性受到越來越多的關(guān)注。隨著聲學(xué)領(lǐng)域各類應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的不斷加深,新型聲學(xué)材料與新型聲學(xué)器件的開發(fā)成為該領(lǐng)域研究重點。其中,聲學(xué)人工材料,特別是聲學(xué)超材料,能以非傳統(tǒng)的方式處理和調(diào)控聲波,且往往具有傳統(tǒng)材料所不具有的性能參數(shù)。近年來,基于聲學(xué)超材料的開發(fā)與聲學(xué)器件設(shè)計已經(jīng)取得極大的進展,在軍事、醫(yī)療、材料探傷等領(lǐng)域均取得了廣泛應(yīng)用。目前聲學(xué)超材料設(shè)計主要存在兩種方法,其一利用諧振特性設(shè)計超材料單元,其二基于等效媒質(zhì)理論實現(xiàn)特殊等效參數(shù)以進行超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計,但這兩種方法均存在一定局限性。本文中主要結(jié)合分形思想,設(shè)計了一種新型聲學(xué)超材料,并以此設(shè)計了一種寬帶寬聲學(xué)聚焦透鏡。聲學(xué)超材料設(shè)計的相關(guān)基礎(chǔ)理論。本文結(jié)合光學(xué)超材料中提取有效參數(shù)的二端口系統(tǒng),討論了聲學(xué)超材料的有效參數(shù)與超材料單元透射系數(shù)與反射系數(shù)的推導(dǎo)關(guān)系,分析了聲聚焦透鏡的工作原理,為后續(xù)聲學(xué)超材料與聲聚焦透鏡的設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。H分形聲學(xué)超材料的提出與性能探究。本文結(jié)合分形理論討論了分形應(yīng)用于聲學(xué)超材料設(shè)計中的可能性與優(yōu)勢。設(shè)計了基于H分形的聲學(xué)超材料并于COMSOL中進行了仿真。探究了H分形的性能參數(shù),提出了開口中縫設(shè)計以對其性能進行改良,進一步降低了其等效阻抗并消除了其諧振特性以提高寬帶寬響應(yīng)的可能。探究了H分形結(jié)構(gòu)參數(shù)對其性能的調(diào)制。聲學(xué)聚焦透鏡的設(shè)計。仿真得到H分形的透射相移,在利用H分形聲學(xué)超材料階數(shù)變化與結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的基礎(chǔ)上獲得了的寬透射相移取值范圍。基于透射相位與結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)制關(guān)系,設(shè)計了透射相位呈圓弧狀分布、寬帶寬、低阻抗的聲聚焦透鏡,并在COMSOL中仿真驗證了其透射聚焦效果。研究了其各方面性能,驗證了H分形結(jié)構(gòu)與分形理論在聲學(xué)超材料設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
【圖文】：

圖 1-1 Yong Li 等構(gòu)建的 GRIN 聲透鏡[35]3 年 4 月，Shilong Zhai 等基于開孔中空管結(jié)構(gòu)制成的聲學(xué)超材料圖 1-2。其透射和反射實驗結(jié)果表明，由雙層層狀該結(jié)構(gòu)單元組成 5.38  5.94 kHz 的頻率范圍內(nèi)同時具有負(fù)的有效質(zhì)量密度和有效體

圖 1-1 Yong Li 等構(gòu)建的 GRIN 聲透鏡[35]3 年 4 月，Shilong Zhai 等基于開孔中空管結(jié)構(gòu)制成的聲學(xué)超 1-2。其透射和反射實驗結(jié)果表明，由雙層層狀該結(jié)構(gòu)單元5.38  5.94 kHz 的頻率范圍內(nèi)同時具有負(fù)的有效質(zhì)量密度和有5.7 kHz 的情形下，，對所提出的樣品的聚焦現(xiàn)象進行了研究。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34;TH74

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2635856