用于水下声波偏折的超表面设计开题报告

全文总字数：3796字

1. 研究目的与意义（文献综述）

2011 年底提出了一种界面相位不连续理论 , 通过一种 “v”型人工微结构可以设计并制备出厚度远小于波长的材料,这种材料被称为超表面材料,它的界面相位不连续,可以根据结构的几何尺寸任意调控 0—2π的相位分布,从而任意调控电磁波传播。由于电磁波和声波的可类比性，电磁超表面的设计思想很快引入到声学领域，利用声学超表面实现对声波传播路径的任意调控 。

首先就是对反射声波传播方向的任意调控。利用具有负等效弹性模量的开口空心球结构设计了一种声学超表面, 这种基本结构单元具有很好的耦合性和调 谐性, 仅通过调节开口空心球的开孔直径调节单元 结构在谐振频段 0—2π 的相位分布, 通过仿真和实验证实这种结构可以用来调控声波的传播相位, 并且可以实现声波的反常反射现象。

除了反常反射以外, 声学超表面还可以对透射波实现反常折射. 利用超表面调控透射波的方法与反射波类似。通过调节透射波的传播相位，实现透射波传播方向的任意控制，同时要求基本单元的透射效率要尽可能的大, 这样利用基本单元设计的声学超表面才能保证对透射波高效率的反常调控; 最近几年, 已经有不少研究者开始尝试利用声学超表面来实现反常透射现象。通过改变结构单元的折射率来调节其相位，同样实现了对透射声波的任意调控。利用局域共振环形锥体设 计了一种能对入射声波相位进行精确控制的基本单元。利用基本单元构建相位不连续的声学超表面，可以控制薄壁结构件中的弹性导波模式反常折射。设计的类鼓状结构可以调控透 射声波的相位按梯度变化。从而实现对透射声波的反常调控。声学超表面理论上可以对声波任意调控,近五年来基于超表面的思想实现了很多对声波奇异调控的性质.

2. 研究的基本内容与方案

2.1、研究（设计）的基本内容

首先我们要了解超表面的作用以及他的发展方向，根据空气中波的传播的特点及规律，研究出相适应的水下波的规律，用以设计出各种不一样的超表面来达到人对波水下特性的掌控，使波可以聚焦、完美吸收、反常折射或再吸收等。本文是设计一个水下超表面，使声波在接触超表面后可以产生一个相位差，发生我们所需要角度的偏折，从而达到控制波的特性的目的。

3. 研究计划与安排

第1-2周文献调研；

第3周外文翻译；

第4周开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] zhong c et al 2019 tunable metasurface for acoustic wave

redirection, focusing and source illusion j. phys. d: appl.

phys.