一种用于增强水-空气界面声透射的超表面的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种用于增强水

【技术实现步骤摘要】
一种用于增强水
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空气界面声透射的超表面的制作方法


[0001]本专利技术属于声学的
，具体涉及一种用于增强水
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空气界面声透射的超表面的制作方法。

技术介绍

[0002]海洋约占地球表面面积的70％左右，海空通信则可有效地在空中和海水之间进行信息传递，在海洋网络开发，海上应急通信等方面发挥着重要作用。然而，与陆地空间通信不同的是，海空通信需要跨海洋—空气界面，涉及到水和空气两种传播介质，电磁波在海水中传播时场强会呈指数规律衰减，光在海水中传播时会发生严重的散射，而声波作为一种机械波，在海水中的衰减小得多，可得到从几百米延伸至几十公里的通信距离。因而，声波将是连接海洋、大气和陆地三者之间一种最为有效的媒介。
[0003]然而，由于水和空气的特征声阻抗相差3600多倍，当声波入射到水
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空气界面时，绝大部分的声波将会被反射，只有约0.1％的声波能量可以透射传输，这将极大地限制了声波在水
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空气界面处的传播效率。
[0004]面对声阻抗比相差较大的跨介质传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于增强水
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空气界面声透射的超表面的制作方法，其特征在于，包括：步骤一、预设声波在水
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空气界面处高效透射的声波频率f；步骤二、根据λ＝c/f，计算该声波频率f下声波波长λ，其中，c为声波在空气中的传播速度；步骤三、根据声波波长λ确定声学超表面单元结构的尺寸，其中，声学超表面单元结构外形为矩形，矩形的宽度为a，高度为b，可取a＝λ/8，b＝λ/20；步骤四、采用拓扑优化方式，将声学超表面单元结构划分为若干个像素点，以声波在水
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空气界面处的透射效率为优化目标，通过对划分的每个像素点赋予不同的材料参数，然后计算单个声学超表面单元在周期边界条件下声波从水到空气的透射率；步骤五、循环执行步骤四，调整声学超表面单元结构中若干个像素点的材料参数分布，逐步迭代，使得计算得到的声波从水到空气的透射率接近为100％，从而获得最佳的材料参数分布，所获得的最佳的材料参数分布即为声学超表面单元结构。2.如权利要求1所述的一种用于增强水
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空气界面声透射的超表面的制作方法，其特征在于：所述步骤四中，所述拓扑优化方式为结构逆向设计方式，采用基于改进的遗传算法进行结构优化，同时采用并行计算方式。3.如权利要求1所述的一种用于增强水
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空气界面声透射的超表面的制作方法，其特征在于：所述步骤四中，所述材料参数包括固体材料和气体材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳锋，周红涛，汪越胜，张少聪，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：