【技术实现步骤摘要】
一种宽频消色差声聚焦透镜
本专利技术涉及声学超材料
，特别涉及一种宽频消色差声聚焦透镜。
技术介绍
声学超表面是一种亚波长声学超构材料，这类亚波长超构材料实现对波动的调控，所依托的是巧妙的微结构设计。其核心设计思想是通过在材料界面铺设亚波长人工结构实现对相位分布的图案化设计。人工控制相位技术为波动调控开启新的大门，利用超表面可以实现超常波动性能，如负折射率、声聚焦、自弯曲声束、螺旋声场、声能量非对称传输、近零折射率隐身等。声学超表面能够简单高效地对声场进行调控，其超薄的特性相对于普通材料而言具有巨大的优势，声学超表面在医学超声、噪声控制、国防工业、建筑声学等领域具有广阔的应用前景，甚至有望引领声学器件的革新。传统的超表面结构固定，且声波调控性能仅在窄频段范围内有效，这严重限制了其实用性，使其巨大优势无法充分发挥，限制了其研究成果向实际效益的转化。本专利技术通过宽频声学超表面的拓扑优化设计，以及高效透射系统性研究，针对宽频声波聚焦功能设计了一种宽频消色差声聚焦透镜。该透镜能够在宽频范围内将入射平面...
【技术保护点】
1.一种宽频消色差声聚焦透镜，其特征在于：该透镜能将入射平面波聚焦到一个透镜焦点上，且能够在一定的频率范围内维持稳定，透镜由若干个单元并排组合而成，若单位数量为偶数，那透镜的单元左右对称；若单位数量为奇数，那除最中间的单元外其余单元以中间的单元为中线左右对称。/n
【技术特征摘要】
1.一种宽频消色差声聚焦透镜，其特征在于：该透镜能将入射平面波聚焦到一个透镜焦点上，且能够在一定的频率范围内维持稳定，透镜由若干个单元并排组合而成，若单位数量为偶数，那透镜的单元左右对称；若单位数量为奇数，那除最中间的单元外其余单元以中间的单元为中线左右对称。
2.根据权利要求1所述的一种宽频消色差声聚焦透镜，其特征在于：该透镜由十三个单元并排组成，其中的七个单元的形状不重复。
3.根据权利要求2所述的一种宽频消色差声聚焦透镜，其特征在于：每个单元均由遗传算法优化方法设计得到，单元由3D打印的固体及固体围成的空气通道组成，每个单元的空气通道形状不同，单元的透射相位也不同，且透射相位呈非线性分布。
4.根据权利要求3所述的一种宽频消色差声聚焦透镜，其特征在于：所述单元的透射相位与透镜焦点位置有关，其具体关系式为：
其中x为单元的坐标位置，F0为透镜的焦距；φ(x,ω)为透射声波在每个单元坐标位置处的透射相位，Cair为空气的声速，具体数值为343.3m/s。
5.根据权利要求1所述的一种宽频消色差声聚焦透镜的遗传算法优化方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)随机产生由Np个个体构成的初始种群；NX×NY的二进制矩阵可对每个单元结构进行拓扑表征，“0”表示空气材料，“1”表示固体材料；其中，每个元素表示一...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵胜东，董浩文，张传增，沈辰，汪越胜，成利，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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