【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于弹性波模态转换，涉及一种弹性波非对称模态转换装置及其制备方法。
技术介绍
1、二极管是电路系统中能够实现单向导电的电子元件，通常是起到电路开关的作用，以达到降低电能损耗的目的，这种二极管与电阻、电容、电感等其他电路元件合理连接可以制作出不同功能的电路系统。二极管在手机电路系统、家用电器电路以及工业设备等电路系统中十分常见。随着科学技术的不断发展，人们将这种电路二极管的思想拓展到其他领域，例如常见的利用有机发光二极管实现的光提取技术，利用超浸润膜制成的液体二极管实现了单向液体输送技术。
2、弹性波在自然界十分常见，弹性波对于人类生产生活的影响是十分显著的。随着超构材料的丰富与发展，人们对于弹性波的操控能力也越来越强，弹性波模态转换后的横纵波能量的非对称传输是最近的研究热点话题。弹性波二极管在能量的非对称传输方面有着巨大的应用潜力，能够实现有效的弹性波隔离、选择和转换。模态转换机制可以实现弹性横波与纵波能量的非对称传输，这种机制的弹性波二极管一般含有两个组件：一个是模态选择，一个是模态转换。类流体超材料可以实现模态选择，近年来研究的跨模态干涉仪或双峰阻抗匹配元件能够使不同模态的波能进行高效率的转换。薄板中的弹性波传播特性得到了广泛研究，因此常被用作传输弹性波的基本元件。通过在薄板上设计不同的孔型使材料表现出特定的各向异性，材料的弹性常数满足一定条件来进行高效率的模态转换，并且抑制横波的传播，但往往这些设计由于其本身的特殊性，在其实现高效率的非对称模态转换的同时，可能对结构表面造成破坏，亦或使结构功能失效，这
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中实现高效率模态转换需要破坏结构表面，可能使结构功能失效的技术问题，提供一种弹性波非对称模态转换装置及其制备方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种弹性波非对称模态转换装置，包括基体；所述基体上粘贴有一列若干长贴片和一列若干短贴片；所述若干长贴片之间相互平行且等距设置；所述若干短贴片之间相互平行且等距设置；长贴片的长度大于短贴片的长度；基体上靠近长贴片的一侧和靠近短贴片的一侧均粘贴有纵波拾振器和横波拾振器；基体一端还粘贴有激振器。
4、进一步地，所述长贴片的水平方向偏角θ1为-34°～-60°，所述短贴片的水平方向偏角θ2为30°～70°。
5、进一步地，所述长贴片和短贴片的形心在水平方向的间距ax大于20mm，竖直方向的间距ay为大于3mm。
6、进一步地，所述长贴片和短贴片均为条状，两端为半圆弧结构。
7、进一步地，所述基体与长贴片和短贴片之间采用强力铸工胶粘贴。
8、进一步地，所述强力铸工胶由a胶与b胶按1：1的重量比混合而成。
9、进一步地，所述纵波拾振器和横波拾振器为纯镍片；所述激振器为纯镍条。
10、进一步地，所述纵波拾振器和横波拾振器靠近长贴片或短贴片的一侧平齐。
11、进一步地，所述长贴片和短贴片为金属材料。
12、第二方面，本专利技术提供一种所述弹性波非对称模态转换装置的制备方法，包括以下步骤：
13、将强力铸工胶中的a胶与b胶按1：1的质量比混合均匀后涂抹于长贴片和短贴片的一面，然后将长贴片和短贴片分别等距排列成两列并粘贴在基体上；
14、在长贴片的一侧基体上粘贴两种尺寸不同的纯镍片；在短贴片的一侧基体上粘贴与长贴片侧相同的两个纯镍片；然后在长贴片或短贴片的一侧基体上粘贴一个纯镍条；
15、采用不少于15kg的重物压在长贴片和短贴片上，固化12h后得到弹性波非对称模态转换装置。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术公开了一种弹性波非对称模态转换装置及其制备方法，当纵波电信号施加在长贴片侧的激振器上，激振器带动基体产生机械纵波信号并沿表面传播，当机械纵波信号通过贴片结构组后，会发生波的反射与透射，反射信号传递至长贴片侧的纵波拾振器和横波拾振器；透射信号传递至短贴片侧的纵波拾振器和横波拾振器；纵波拾振器和横波拾振器会将机械纵波信号与机械横波信号转换为相应的电信号并传输至滤波仪器，经过滤波后在传输至示波器上，便可以计算两侧的模态转换效率。本专利技术通过在基体上粘贴特殊的贴片组结构，使基体平面特定区域的材料呈现各向异性，从而使该区域的材料参数满足模态选择和模态转换的条件，最终实现纵波的全模态转换传输并同时抑制横波的传输。在机械设备减振降噪、环境能量收集、管道无损检测、医学超声成像等领域具有广阔的应用前景。
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1.一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，包括基体(1)；所述基体(1)上粘贴有一列若干长贴片(2)和一列若干短贴片(3)；所述若干长贴片(2)之间相互平行且等距设置；所述若干短贴片(3)之间相互平行且等距设置；长贴片(2)的长度大于短贴片(3)的长度；基体(1)上靠近长贴片(2)的一侧和靠近短贴片(3)的一侧均粘贴有纵波拾振器(10)和横波拾振器(11)；基体(1)一端还粘贴有激振器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述长贴片(2)的水平方向偏角θ1为-34°～-60°，所述短贴片(3)的水平方向偏角θ2为30°～70°。
3.根据权利要求2所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述长贴片(2)和短贴片(3)的形心在水平方向的间距ax大于20mm，竖直方向的间距ay为大于3mm。
4.根据权利要求3所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述长贴片(2)和短贴片(3)均为条状，两端为半圆弧结构。
5.根据权利要求1所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述基
6.根据权利要求5所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述强力铸工胶(6)由A胶(4)与B胶(5)按1：1的重量比混合而成。
7.根据权利要求6所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述纵波拾振器(10)和横波拾振器(11)为纯镍片；所述激振器(9)为纯镍条。
8.根据权利要求7所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述纵波拾振器(10)和横波拾振器(11)靠近长贴片(2)或短贴片(3)的一侧平齐。
9.根据权利要求8所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述长贴片(2)和短贴片(3)为金属材料。
10.一种权利要求1-9任一项所述弹性波非对称模态转换装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，包括基体(1)；所述基体(1)上粘贴有一列若干长贴片(2)和一列若干短贴片(3)；所述若干长贴片(2)之间相互平行且等距设置；所述若干短贴片(3)之间相互平行且等距设置；长贴片(2)的长度大于短贴片(3)的长度；基体(1)上靠近长贴片(2)的一侧和靠近短贴片(3)的一侧均粘贴有纵波拾振器(10)和横波拾振器(11)；基体(1)一端还粘贴有激振器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述长贴片(2)的水平方向偏角θ1为-34°～-60°，所述短贴片(3)的水平方向偏角θ2为30°～70°。
3.根据权利要求2所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述长贴片(2)和短贴片(3)的形心在水平方向的间距ax大于20mm，竖直方向的间距ay为大于3mm。
4.根据权利要求3所述的一种弹性波非对称模态转换装置，其特征在于，所述长贴片(2)和短贴片(3)均...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨雄伟，张嵩，柴怡君，李跃明，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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