水下声学超表面异常折射方向调控研究

作     者：胡博 刘凯 赵思缘 李松 HU Bo;LIU Kai;ZHAO Siyuan;LI Song

作者机构：哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室黑龙江哈尔滨150001 海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工程大学)黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2024年第45卷第1期

页      面：93-102页

核心收录：

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 082403[工学-水声工程] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 070206[理学-声学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52250344,52171333,52271342) 领军人才团队建设项目(3072022FSC0501) 湛江市创新创业团队引育“领航计划”项目(211207157080994) 

主　　题：水下 声学超表面 异常折射 负折射 梯度相位 广义斯奈尔定律 多角度 消声水箱 

摘      要：针对波束调控的问题,本文提出了一种控制波前相位的声学超表面。本文依据广义斯奈尔定律,利用不同声速的均匀介质构建了水中多频声学超表面模型,给出声学超表面产生异常声折射的基本原理,验证了声学超表面在多个频点下可以实现异常声折射现象,揭示了频率以及声波入射角对声学超表面异常折射现象的影响规律,制备了声学超表面实物在水箱中对理论结果进行验证。结果表明:在入射波频率为基频的整数倍时,超表面模型可以实现折射角相同的异常折射现象,并且入射角在一定范围内可以实现负折射现象。实验测量了水中钢板和超表面的折射情况,相较于均匀介质,在不同入射角度下设计的超表面均可以实现异常折射,并且测量值与理论值吻合较好。