一种基于电磁调控的宽带声学超表面结构及应用制造技术

本发明专利技术属于声学、力学和材料科学技术领域领域，涉及一种基于电磁调控的宽带声学超表面结构及应用，所述超表面结构由多个相同的亚波长编码单元组成，编码单元在0和1状态下的反射声波呈现反相位的特点，通过0/1反相位编码序列的不同设置来实现不同的声学功能；所述编码单元的主体结构包括不规则空气通道、空腔和固体薄片；在空腔和不规则空气通道之间设置可移动式固体薄片，通过移动固体薄片，从而实现空腔与不规则空气通道之间的连通或断开，编码状态为1或0。该超表面结构具有可编程性，灵活性高，操作简单；在编码超表面中可产生任意的编码序列，形成可重构的超表面结构，实现如定向波束，声聚焦以及宽频声学慢散射墙面等多种声学功能。学功能。学功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁调控的宽带声学超表面结构及应用

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[0001]本专利技术属于声学、力学和材料科学
领域，涉及一种基于电磁调控的宽带声学超表面结构及应用，该声学超表面由一系列相同的编码单元构成，每个编码单元在电磁铁的调控下可以在两种不同状态间自由切换，这两种状态下单元对应的反射声波在宽频内表现出反相位的特点，且具有很高的反射率，从而实现丰富的声学功能。

技术介绍

[0002]超表面是一种亚波长人工层状材料。通过设计亚波长单元的结构及排布其在空间中的位置，声学超表面可以实现声场的定制，进而实现了许多新颖的物理现象，如负折射、声涡旋波、施罗德扩散、声聚焦和波束分离等。声学超表面拥有深度亚波长的器件厚度和非凡的声波操控性能，因此在医疗成像、声学通信、粒子操控等领域有着巨大的应用前景。例如中国专利申请CN202110768057.6公开了一种基于超表面的反射型声学全息成像方法，包括反射型声学全息成像装置，方法包括：获取反射型声学全息成像装置的工作频率，确定工作频率下的初始声波；将初始声波垂直入射到反射型声学全息成像装置中，得到反射声波；将反射声波输入至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁调控的宽带声学超表面结构，其特征在于，所述超表面结构由多个相同的亚波长编码单元组成，编码单元在0和1状态下的反射声波呈现反相位的特点，通过0/1反相位编码序列的不同设置来实现不同的声学功能；所述编码单元的主体结构包括不规则空气通道、空腔和固体薄片；不规则空气通道的一端为声波入射口，另一端与空腔连接；在空腔和不规则空气通道之间设置可移动式固体薄片，通过移动固体薄片，从而实现空腔与不规则空气通道之间的连通或断开，使编码单元的编码状态为1或0。2.根据权利要求1所述基于电磁调控的宽带声学超表面结构，其特征在于，所述空腔和不规则空气通道由壳体围成。3.根据权利要求1所述基于电磁调控的宽带声学超表面结构，其特征在于，所述固体薄片与伸缩式电磁铁连接，通过控制伸缩式电磁铁的开关，实现固体薄片的移动，从而实现空腔与不规则空气通道之间的连通或断开。4.根据权利要求1所述基于电磁调控的宽带声学超表面结构，其特征在于，所述空腔为矩形空气腔；所述不规则空气通道经遗传算法优化设计得到。5.根据权利要求3所述基于电磁调控的宽带声学超表面结构，其特征在于，所述编码单元的工作原理为，当关闭电磁铁时，固体薄片介于矩形空气腔和不规则空气通道之间，矩形空气腔被关闭，声波不能在两者间传播，此时编码单元记为0；当打开电磁铁时，固体薄片位于矩形空气腔底端，矩形空气腔被打开且与不规则空气通道连通，声波在两者间自由传播，此时编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵胜东，张娜莉，董浩文，谷岩，刘凯，屈文镇，王发杰，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：