[发明专利]弹性波偏振系统

说明书

本发明提供了一种弹性波偏振系统，包括：组合成预定形状的多个弹性波偏振模块，用于从混合弹性波中分离得到出面横波和面内偏振波；其中，各弹性波偏振模块包括至少六个弹性单元，所述弹性单元包括多个电磁铁吸盘和一框架，所述框架的上部、中部和下部上各设置有一圆片；由于所述电磁铁吸盘在所述圆片上放置的数量不同，所述弹性单元的工作模式不同，所述电磁铁吸盘有三种工作模式。本发明通过对超材料弹性单元进行阵列组装，然后对阵列中每个弹性单元选择合适的模式，可以灵活地实现从混合弹性波中分离出同一频率的不同偏振方向的弹性波。

技术领域

本发明涉及弹性波偏振领域，尤其涉及一种弹性波偏振系统。

背景技术

作为工程中的主角-弹性波，其偏振性能一直备受关注，并且应用于地质勘探，地震学研究以及工程工业设计等多种领域。然而，线性偏振弹性波的获取与分离一直是一个挑战。例如，在无损检测中，发射纯净的横波或纵波来检测被测物体至今尚未实现，因而测量总是存在一定的误差。因为相比于电磁波，弹性波不仅存在横波，还存在纵波成分，并且弹性波在传播的过程中，横波与纵波进行相互转换，所以纵波与横波总是相互耦合，相比较电磁波来说难处理得多。弹性波偏振片的在物理实体上的实现一直是一个挑战。

在传统固体材料中，弹性波的横波成分与纵波成分通常是耦合在一起的，无法将不同偏振分量从混合的弹性波中分离出来。近年来，弹性超材料逐渐兴起，被用来操控弹性波的传播。通过适当的结构设计，弹性超材料可以表现出负质量、负模量等性质，也为解决弹性波复杂的偏振特性带来曙光。最近的研究基于局域共振的原理设计了一种弹性超材料，其打破了局域共振子的对称性，使得不同振动方向的偏振弹性波的带隙产生分离，即不同偏振波的带隙处于不同的频段，从而可以实现对带隙频段内的偏振波进行控制。但是这种非对称的超材料存在一些不可忽视的缺点。首先，在给定的带隙频段内，以上所提到的超材料只能分离出一种类型弹性偏振波。例如，若给定的频率处于纵波带隙，纵波无法传播，该结构则只能分离出横波；反之，则只能分离出纵波。这些超材料无法灵活的获取同一频率下的纵波或横波，即没有实现真正意义上的弹性波偏振片，只是存在一定的偏振性能。其次，这些超材料的单元结构形式皆是固定的，也就意味着其可以控制的波的种类以及频率范围都是不可变的，结构的整体表现比较单一化，这很大程度上降低了其使用价值。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种弹性波偏振系统，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种弹性波偏振系统，包括：

组合成预定形状的多个弹性波偏振模块，用于从混合弹性波中分离得到出面横波和面内偏振波；

其中，各弹性波偏振模块包括至少六个弹性单元，所述弹性单元包括多个电磁铁吸盘和一框架，所述框架的上部、中部和下部上各设置有一圆片；由于所述电磁铁吸盘在所述圆片上放置的数量不同，所述弹性单元的工作模式不同，所述电磁铁吸盘有三种工作模式。

在本发明的一些实施例中，所述框架的上部、中部和下部分别设置有一上圆片、中圆片和下圆片；所述电磁铁吸盘的数目为8，

由于所述电磁铁吸盘在所述圆片上的摆放数量不同，所述弹性单元的工作模式不同，指：

所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有三个电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有一电磁铁吸盘，所述弹性单元处于第一模式，在面内波禁带内，该弹性单元从所述混合弹性波中分离得到出面横波；

所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有两个电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有两个电磁铁吸盘，所述弹性单元处于第二模式，该模式出现全禁带，使得该弹性单元无法传播所述混合弹性波；