[发明专利]一种基于亥姆霍兹共振腔的声学超颖表面装置

说明书

本发明公开了一种基于亥姆霍兹共振腔的声学超颖表面装置，包括上下对称布置的超颖表面安装板、超颖表面单元和支撑架，上下超颖表面单元之间形成夹缝，超颖表面单元穿过夹缝位与上下对称布置的超颖表面安装板相连，超颖表面安装板与支撑架相连，支撑架用于支撑超颖表面安装板。本发明所提供的一种基于亥姆霍兹共振腔的声学超颖表面装置，结构简单，装拆方便，超颖表面单元可以移动，相比于折叠式的超颖表面灵活性与可调性更强。

技术领域

本发明属于声波波阵面控制的声学器件技术领域，具体涉及一种基于亥姆霍兹共振腔的声学超颖表面装置。

背景技术

声波是一种机械波，通常表现为纵波，其传播实质是能量在介质中的传递。随着科技的进步，声学在水下勘探，地下勘探，生物医学，军事武器等领域都得到了重要的应用。

近年来出现的超颖材料和超颖表面具备天然材料所不具备特殊性能，如负折射等，他们对电磁波领域产生了重大影响，考虑到声波和电磁波性质相似，将超颖表面引入声学领域为声波波阵面操控等问题提供了新的解决方法。目前较多的声学超颖表面采用空间折叠式的结构，他们虽然能实现波阵面操控，但结构复杂，传输效率低，传输频带窄。

由广义斯奈尔定律可知，控制声波的相位梯度便可控制折射角。亥姆霍兹共振腔是一种典型的声学元件，其结构简单，利用亥姆霍兹共振腔有效体积模量的变化来控制声波相位梯度是一种简单易行的方法。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种具有较高传输效率，能够对沿其法向摄入的平面波进行任意波阵面操控的基于亥姆霍兹共振腔的声学超颖表面装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于亥姆霍兹共振腔的声学超颖表面装置，包括上下对称布置的超颖表面安装板、超颖表面单元和支撑架，上下超颖表面单元之间形成夹缝，超颖表面单元穿过夹缝位与上下对称布置的超颖表面安装板相连，超颖表面安装板与支撑架相连，支撑架用于支撑超颖表面安装板。

优选地，所述超颖表面安装板的横截面为弓形盘状结构，超颖表面安装板上设有凹槽，超颖表面单元通过凹槽与超颖表面安装板相连；超颖表面安装板上设有弓形柱腔和安装孔，弓形柱腔内部填充有消音棉，超颖表面安装板通过安装孔与平面波管相连。

优选地，所述超颖表面单元包括超颖表面基底、超颖表面盖板和超颖表面固定件，超颖表面基底表面内凹形成凹槽，超颖表面盖板放置于超颖表面基底的凹槽中；超颖表面基底的凹槽上设有圆柱腔沉孔，超颖表面盖板上设有超颖表面盖板细孔，超颖表面盖板细孔与圆柱腔沉孔对应；超颖表面固定件通过螺钉将超颖表面基底和超颖表面盖板固定连接。

优选地，所述圆柱腔沉孔的数量为四，圆柱腔沉孔呈线性排列在超颖表面基底的凹槽中。

优选地，所述支撑架上连接有超颖表面夹块，超颖表面夹块与超颖表面安装板通过螺钉相连。

优选地，所述超颖表面单元与超颖表面安装板通过上下布置的夹紧螺钉相连，夹紧螺钉用于调节超颖表面单元在超颖表面安装板中间的位置。

优选地，所述夹缝中安装有消音棉。

本发明的有益效果是：

1、本发明所提供的一种基于亥姆霍兹共振腔的声学超颖表面装置，结构简单，装拆方便，超颖表面单元可以移动，相比于折叠式的超颖表面灵活性与可调性更强。

2、本发明不仅仅是利用共振频率，传输频带比折叠式的超颖表面宽，具有更高的传输效率。

3、超颖表面单元的可调性充分拓展了超颖表面的功能，只要更改超颖表面单元的单缝宽度便可实现不同的相位梯度分布，从而实现不同的折射角的声波操控。能实现的声波波阵面操纵有平面波异常折射，无衍射贝塞尔波束，声波汇聚等。