[发明专利]一种局域共振型声学超材料聚焦透镜及其设计方法

权利要求书

1.一种局域共振型声学超材料聚焦透镜，其特征在于包括：底座和元胞，所述元胞为周期性结构，按固定间距排列在底座上，元胞周期排列构成的主体外轮廓为椭圆形，椭圆形的短轴和长轴之比为1:1.8～2.2，

所述元胞包括：

一个散射体单元，作为元胞的主体，周期性排列在底座上；

基体材料，作为声波的传播介质，充满散射体单元周围。

2.根据权利要求1所述的局域共振型声学超材料聚焦透镜，其特征在于所述的元胞为正方晶格的形式。

3.根据权利要求1或2所述的局域共振型声学超材料聚焦透镜，其特征在于所述的散射体单元呈对称的正“十”字形，散射体单元的中心为元胞的中心，散射体单元以任意旋转角度排列在元胞内，所有元胞内的散射体单元的旋转角度相同；散射体单元之间按固定间距进行周期性排列。

4.根据权利要求1或3所述的局域共振型声学超材料聚焦透镜，其特征在于所述散射体单元的高度h大于或等于四倍的元胞晶格常数a。

5.根据权利要求1所述的局域共振型声学超材料聚焦透镜，其特征在于所述的基体材料为水或空气。

6.根据权利要求1所述的局域共振型声学超材料聚焦透镜，其特征在于所述的散射体单元声阻抗大于或等于25倍基体材料声阻抗。

7.一种如权利要求1所述局域共振型声学超材料聚焦透镜的设计方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1.选定目标工作频率范围f，选定工作场所即选定基体材料；

步骤2.根据波长，确定散射体单元形状、个数和结构的参数；

步骤3.利用数值计算方法得到步骤2确定的局域共振型元胞的能带结构，对比能带结构，确定工作频率f是否在声学聚焦透镜的可用范围内，如果不在频率范围内，返回步骤二，直到条件满足为止；

步骤4.制备底座，并在底座上根据晶格常数、结构参数和椭圆大小确定出散射体单元的位置，根据散射体单元的位置和结构参数对底座挖空，预留出散射体单元的安装位置。

步骤5.制作散射体单元，并按正方晶格形式周期性排列形成声学聚焦透镜阵列，然后将散射体阵列安装到预留位置处。