[發明專利]一種基于非厄米系統的數字聲學開關

有效

• 申請號: 201910184516.9
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109951180B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 張欣;楊杭;劉月嫦;吳福根;姚源衛
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H03K17/94
• 分類號: H03K17/94
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種基于非厄米系統的數字聲學開關，包括聲子晶體、點聲源和接收裝置；聲子晶體內包括呈棋格狀均勻分布的第一散射棒和第二散射棒，點聲源發射的聲波經過第一散射棒時的縱波波速與該聲波經過第二散射棒時的縱波波速共軛，此時包括第一散射棒以及第二散射棒的聲子晶體屬于非厄米系統，使得聲子晶體中可以實現“增益?損耗”調制。當點聲源所發出的聲波具有預設歸一化頻率時，通過點聲源的移動可以改變聲子晶體中聲波傳播的方向。上述點聲源所處的位置相當于開關的檔位，根據不同的檔位可以使得用于接收經過該聲子晶體傳播后的聲波的接收裝置接收到不同的聲信號，從而使得接收裝置可以根據不同的聲信號確定開關的通斷。

技術領域

本發明涉及非厄米系統技術領域，特別是涉及一種基于非厄米系 統的數字聲學開關。

背景技術

隨著近年來科技不斷的進步，聲子晶體在人們日常生活中的應用 也越來越廣泛。所謂聲子晶體是由兩種或兩種以上材料參數不同的彈 性媒質周期性排列組成的人工復合材料。

厄米系統指的物理量是厄米算子的系統，即物理量的本征值是實 數；而厄米聲子晶體是指聲子晶體內的彈性參數，例如密度、聲速等 均為實數的聲子晶體。在常見的聲子晶體中，對聲波傳播方向控制主 要有：通過設計結構中的缺陷位置來引導聲波傳播，和基于能帶中的 等頻線特有的平直現象來實現高方向性的自準直效應。然而，這些研 究中的結構一旦設計出來，聲波的傳播方向就固定了，不會隨著輸入 源的位置改變而發生變化。即現有技術中厄米聲子晶體中聲波傳播的 方向通常是固定不變的。

非厄米系統指的是物理量是非厄米算子的系統，即物理量的本征 值含有虛數。而處于非厄米系統中的聲子晶體，在其某一彈性參數， 例如密度、聲波等中加入了正負虛部形成共軛，可以實現“增益-損耗” 調制，使其滿足宇稱-時間對稱條件V(-x)＝V^*(x)。

以往有關聲子晶體的研究通常研究的均為厄米聲子晶體，為了拓 展聲子晶體的研究范圍和應用領域，本發明提供一種基于非厄米系統 的數字聲學開關。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于非厄米系統的數字聲學開關，可以 依據點聲源的移動實現數字開關的功能。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于非厄米系統的數字聲 學開關，包括聲子晶體、點聲源和接收裝置；

所述聲子晶體包括基體、第一散射棒和第二散射棒，所述第一散 射棒和所述第二散射棒嵌入所述基體，所述第一散射棒的軸線和所述 第二散射棒的軸線均平行于所述基體的厚度方向；所述第一散射棒與 所述第二散射棒呈棋格狀均勻分布于所述基體，沿X軸方向所述第一 散射棒與所述第二散射棒交替排列，沿Y軸方向所述第一散射棒與所 述第二散射棒交替排列；任一所述第一散射棒與相鄰所述第二散射棒 之間的距離均相等；

所述點聲源可移動的設置在所述聲子晶體表面，所述點聲源用于 發射具有預設歸一化頻率的聲波，所述聲波經過所述第一散射棒時的 縱波波速與所述聲波經過所述第二散射棒時的縱波波速共軛；

所述接收裝置用于接收經過所述聲子晶體傳播后的所述聲波，以 根據所述聲波確定所述數字聲學開關的通斷。

可選的，所述點聲源為發聲探頭，所述發聲探頭與掃描裝置固定 連接，所述掃描裝置用于控制所述發聲探頭移動。

可選的，所述第一散射棒作為所述聲子晶體內的損耗介質，所述 第二散射棒連接一反饋電路，所述反饋電路用于控制所述聲波經過所 述第二散射棒時增加所述聲波的波速，以使所述聲波經過所述第一散 射棒時的縱波波速與所述聲波經過所述第二散射棒時的縱波波速共 軛。

可選的，所述接收裝置具體用于根據所述聲波的傳播方向以及所 述聲波的強度確定所述數字聲學開關的通斷。

可選的，所述第一散射棒與所述第二散射棒均為圓柱型散射棒。