[發(fā)明專利]彈性波偏振系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811041864.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109342575A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段慧玲;張凱;劉煥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué);北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/22
• 分類號(hào): G01N29/22
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發(fā)明提供了一種彈性波偏振系統(tǒng)，包括：組合成預(yù)定形狀的多個(gè)彈性波偏振模塊，用于從混合彈性波中分離得到出面橫波和面內(nèi)偏振波；其中，各彈性波偏振模塊包括至少六個(gè)彈性單元，所述彈性單元包括多個(gè)電磁鐵吸盤和一框架，所述框架的上部、中部和下部上各設(shè)置有一圓片；由于所述電磁鐵吸盤在所述圓片上放置的數(shù)量不同，所述彈性單元的工作模式不同，所述電磁鐵吸盤有三種工作模式。本發(fā)明通過(guò)對(duì)超材料彈性單元進(jìn)行陣列組裝，然后對(duì)陣列中每個(gè)彈性單元選擇合適的模式，可以靈活地實(shí)現(xiàn)從混合彈性波中分離出同一頻率的不同偏振方向的彈性波。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及彈性波偏振領(lǐng)域，尤其涉及一種彈性波偏振系統(tǒng)。

背景技術(shù)

作為工程中的主角-彈性波，其偏振性能一直備受關(guān)注，并且應(yīng)用于地質(zhì)勘探，地震學(xué)研究以及工程工業(yè)設(shè)計(jì)等多種領(lǐng)域。然而，線性偏振彈性波的獲取與分離一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。例如，在無(wú)損檢測(cè)中，發(fā)射純凈的橫波或縱波來(lái)檢測(cè)被測(cè)物體至今尚未實(shí)現(xiàn)，因而測(cè)量總是存在一定的誤差。因?yàn)橄啾扔陔姶挪?，彈性波不僅存在橫波，還存在縱波成分，并且彈性波在傳播的過(guò)程中，橫波與縱波進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，所以縱波與橫波總是相互耦合，相比較電磁波來(lái)說(shuō)難處理得多。彈性波偏振片的在物理實(shí)體上的實(shí)現(xiàn)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。

在傳統(tǒng)固體材料中，彈性波的橫波成分與縱波成分通常是耦合在一起的，無(wú)法將不同偏振分量從混合的彈性波中分離出來(lái)。近年來(lái)，彈性超材料逐漸興起，被用來(lái)操控彈性波的傳播。通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，彈性超材料可以表現(xiàn)出負(fù)質(zhì)量、負(fù)模量等性質(zhì)，也為解決彈性波復(fù)雜的偏振特性帶來(lái)曙光。最近的研究基于局域共振的原理設(shè)計(jì)了一種彈性超材料，其打破了局域共振子的對(duì)稱性，使得不同振動(dòng)方向的偏振彈性波的帶隙產(chǎn)生分離，即不同偏振波的帶隙處于不同的頻段，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶隙頻段內(nèi)的偏振波進(jìn)行控制。但是這種非對(duì)稱的超材料存在一些不可忽視的缺點(diǎn)。首先，在給定的帶隙頻段內(nèi)，以上所提到的超材料只能分離出一種類型彈性偏振波。例如，若給定的頻率處于縱波帶隙，縱波無(wú)法傳播，該結(jié)構(gòu)則只能分離出橫波；反之，則只能分離出縱波。這些超材料無(wú)法靈活的獲取同一頻率下的縱波或橫波，即沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的彈性波偏振片，只是存在一定的偏振性能。其次，這些超材料的單元結(jié)構(gòu)形式皆是固定的，也就意味著其可以控制的波的種類以及頻率范圍都是不可變的，結(jié)構(gòu)的整體表現(xiàn)比較單一化，這很大程度上降低了其使用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于提供一種彈性波偏振系統(tǒng)，以解決上述的至少一項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供了一種彈性波偏振系統(tǒng)，包括：

組合成預(yù)定形狀的多個(gè)彈性波偏振模塊，用于從混合彈性波中分離得到出面橫波和面內(nèi)偏振波；

其中，各彈性波偏振模塊包括至少六個(gè)彈性單元，所述彈性單元包括多個(gè)電磁鐵吸盤和一框架，所述框架的上部、中部和下部上各設(shè)置有一圓片；由于所述電磁鐵吸盤在所述圓片上放置的數(shù)量不同，所述彈性單元的工作模式不同，所述電磁鐵吸盤有三種工作模式。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述框架的上部、中部和下部分別設(shè)置有一上圓片、中圓片和下圓片；所述電磁鐵吸盤的數(shù)目為8，

由于所述電磁鐵吸盤在所述圓片上的擺放數(shù)量不同，所述彈性單元的工作模式不同，指：

所述上圓片的下方、和下圓片的上方各吸附有三個(gè)電磁鐵吸盤，所述中圓片的上方和下方各吸附有一電磁鐵吸盤，所述彈性單元處于第一模式，在面內(nèi)波禁帶內(nèi)，該彈性單元從所述混合彈性波中分離得到出面橫波；

所述上圓片的下方、和下圓片的上方各吸附有兩個(gè)電磁鐵吸盤，所述中圓片的上方和下方各吸附有兩個(gè)電磁鐵吸盤，所述彈性單元處于第二模式，該模式出現(xiàn)全禁帶，使得該彈性單元無(wú)法傳播所述混合彈性波；