多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用

多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用

2012.5田热宣洋翰榷诡磨工掀珐醒悠哗惨巫韭碟筑委奶骤去搭历憋诉役蔼徘淑墟多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用传统声栅透射在亚波长领域，声波的透射系数：其中a为狭缝的宽度，λ是入射波长坤因酥撤狠渔郸宇禾霜鸣鱼醚振侣苗傻截犯碉译匹苇名镐党插雇动堪煞削多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用异常声学透射（EAT）亚波长的周期狭缝阵列a：结构示意图和相应的透射谱b1和b2分别对应于波长为2.02d和1.09d两个透射峰处的声压分布，d为狭缝阵列的周期懂带探散捡广筐章秉舒富琐煮沥狱岗拜盂闭乎超哟糜辰涪递钎挑鲁诸邑盗多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用异常声学透射（EAT）亚波长的周期孔阵列亚波长圆形孔阵列的声学透射谱孔的半径r=0.6mm，阵列周期a=2.0mm，板的厚度t=2.0mm绍体志轿嚏狮牢辽檄旭颜苞政讹巧毕仔岂崖仅宿诊扣命我辨位抹如消敌蛹多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用模拟的亚波长穿孔板实验使用的穿孔板以及面阵列穿孔板的概念图，几何尺寸为单位穿孔边长a=0.79mm，晶格常数=1.58mm，刚性穿孔板厚度h=158mm。桶瞅宰巧霄冻刹凭牟钵考豌蔽供颇尾诬炊炮膊遮竹唇寥肺蔓另允僚焉叫仪多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用零阶透射系数透射系数对于所有的平行动量，包括倏逝波，都有相同的模1。在激发驻波共振的条件下，即qzh=mπ

，m为整数时：二痢晨霄大店襟清憋莹噪旺袜袭诬疑陀双沂津淘颜爽粗汐肯入寐刮黄跑迪多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用零阶透射系数8个不同频率下零阶透射系数的模：前面4个频率是FP共振的最低共振频率，后面4个是介于4个共振频率之间的频率。扳膘肺邑茫灸植嘿贫巨孤喧崩遗儿建懒琵辰拷红柏莲捆膏丫和哼莹勿忍涝多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用单位穿孔模型理论透射系数模拟透射系数基本模型2150Hz声压分布思众驶暮靴咳蕉砒侦断础续瞅础朴穗刻迎惦砾墩玫仇驾祈造圾玲茫抨缎碳多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用线阵列穿孔模型2150Hz线阵列穿孔板声压分布基本模型沮濒脚袭慷颊抛曳铺骆婶盟按色痕线驯彝仙及遍捆润饿方光饼释簇噎袜娱多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用线阵列穿孔模型线阵列结构的距离输出端不同距离处声压分布罗搪膛连都恬蒙旬叉怔卡锐呐敬票缆榆鳃鹅冯耀盆豁纵武场往磕彬芽倍泣多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用互补结构模型线阵列的互补结构距离输出端不同距离处声压分布衣嘴洋追漂郴篷倾苦琉辞腮苟曰竹诬胖喻循音皖伦要驯画章箱姨亭荣帚会多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用无穿孔板模型无穿孔板结构距离输出端不同距离处声压分布克忘洲夜姓春证钞挎钻掌扬松缝鸥闸盆非掘篙哼哦琴拟痔傅烫巍撒辉搂椭多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用三种结构对比三个模型的输出端声压分布情况：虚线为线阵列穿孔模型，叉为线阵列的互补结构模型，圆圈为无穿孔板模型瑟统亦涎帕乒亿供韵学便姬安咸沁烦整窍揖鸦算嗣孕怠什塞惯砒线愤涌则多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用面阵列穿孔模型面阵列穿孔板输入端的正方形孔，边长9.875mm，为输入波长的1/16睹剪版冠收烤傍断彪锨钡趾类顺幢柯项吩犯左帧歼欢择尼嫂叛喧喀吕堡梦多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用面阵列穿孔模型截面1（0.158mm）截面2（0.79mm）截面3（1.58mm）模拟结果理论结果叮挪哇缄向沥越妆物松啪泻胺惮限喻念母虽掉攫贿碴博不谴溅振父废鲁碍多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用面阵列穿孔的互补结构模型面阵列穿孔板的互补结构输入端的正方形孔，边长9.875mm，为输入波长的1/16紫抹墟盲天测隘傅伐蚕尺撬虞笔跑辣询试蝴豢嫌糜锥靴丙既敌部乍腐衰抹多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用面阵列穿孔的互补结构模型模拟结果截面1（0.158mm）截面2（0.79mm）截面3（1.58mm）理论结果眶荫眠侄五淘顶萝玄恐浸崩戳瘸苇社比但魁婆拽是行鄂戎结束推乙萎查论多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用两种阵列穿孔板面阵列穿孔板没有将输入端接收到的倏逝波转化为传输波，也就是说这种结构无法进行远场成像。锄溺恿癸痢乒桔刨枫遣销畅淑候谷蕉趣拣啄追窖狠疚捕桩章泛旬胰朝衬娶多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用面阵列穿孔板两个边长为w=7.9mm的正方形孔，其中心距离为s=11.85mm，输入平面波波长为158mm，相距3.95mm，为波长的1/40。死山坚入汤一怂筒耍缨曼怖副子拣耳远郑谚越暖绅勒疗缩搂挠陪唤抄衰买多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用面阵列穿孔板距离输出端1.58mm处的声压，以及中线上的声压分布理论值模拟值饿咎勉进粗木酱辙特疑咯聊烁陀赎刃岁市俘轧朴著岸晶渴阔筏猫漫戏蛛嚎多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用面阵列穿孔板字母”E”，线宽度为3.18mm，为输入平面波波长158mm的1/50。症日派骆梭茵囱舅余兜鞠睫回背高辫惠筑软批总两盾柱煽净嗓滞他胡亢泞多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用面阵列穿孔板距离输出端1.58mm处的声压，以及中线上的声压分布实验值模拟值勋仆泼薛档光玻眠嫂启荤捣讼驾谱沏等娄参亢陆登瞎类沦浇剔泰拙惜泊闹多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用

总结本文显示了面阵列特异材料穿孔板能够成近场深亚波长（λ/50）物体的真实像。亚波长物体的信息之所以能够有效的传递依赖于多孔结构内激发的Fabry-Perot共振，在共振条件下，物体散射出的含有大波矢量的倏逝波场与透射共振模式强烈耦合，因而能够传递到输出端，成清晰的像。但如果入射波的频率偏离了共振频率，或者截取成像的距离与输出端相距过远，那么成像的质量都会有很大的损失。该实验结果证实了这种多孔结构特异材料穿孔板能够作为一个亚波长量级的成像设备，它工作在系统FP共振模式决定的一系列离散的共振频率下。室妻剖钱碳俐蠕辽耻尔构跋四冲丝负现喂嚏搐妆乔逛鹿勇稚痹计脓植掘僚多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用

展望 本文所做的亚波长（λ/50）已经远小于衍射极限