[發明專利]一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡

在審

• 申請號: 202210685228.3
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN115019764A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 宋剛永;仇俊杰;吳丹;曹蘇群
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G10K11/36
• 分類號: G10K11/36;G10K11/30;G10K11/162
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 鄒文玉

1.一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡，包括按層排布在物體外側的多個聲學超材料單元；其特征在于：所述的多個聲學超材料單元按層排布，且外層的多個聲學超材料單元按照環形分布，形成聲波聚焦透鏡；所述的聲學超材料單元為X型超材料固體結構；X型超材料固體結構的等效質量密度和彈性模量呈各向異性分布。

2.根據權利要求1所述的一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡，其特征在于：所述的X型超材料固體結構的等效質量密度和彈性模量分布為：

其中，B表示彈性模量，B^-1為B的倒數，B_b為介質的模量，為介質模量的倒數；ρ_φ為角方向質量密度，ρ_r為徑向方向上的質量密度；r_i為媒質內半徑，r為超材料單元所圍成的半徑，r_o為媒質外半徑，上式中，r_i、r、r_o需滿足r_i＜r＜r_o的條件。

3.根據權利要求1所述的一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡，其特征在于：所述的X型超材料固體結構的中心為空心的正方形結構，正方形的四角處設置有沿對角線向外延伸的四條邊，使得X型超材料固體結構形成旋轉對稱結構。

4.根據權利要求1或2或3所述的一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡，其特征在于：所述X型超材料固體結構的長度為d，且每一層的X型超材料固體結構的長度d相同，不同層的X型超材料固體結構的長度d可調；所述X型超材料固體結構的位置排布和等效聲學參數使聲波作用在裝置正交方向上時，使得環形聲波聚焦透鏡所在區域呈現的等效折射率不同。

5.根據權利要求4所述的一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡，其特征在于：所述X型超材料固體結構的厚度為t，正方形中部空心處的邊長為c；X型超材料固體結構的四條邊，四條邊中每條邊的總厚度為f；所述四條邊的中間均設置有與正方形空心處連通的開口，開口的寬度為s。

6.根據權利要求5所述的一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡，其特征在于：所述X型超材料固體結構的厚度t為1毫米，正方形中部空心處的邊長c為2.4毫米；X型超材料固體結構的四條邊，四條邊中每條邊的總厚度f為2.5毫米；所述四條邊的中間均設置有與正方形空心處連通的開口，開口的寬度s為0.5毫米；所述X型超材料固體結構的長度d的可調節范圍為2.5毫米至10毫米。

7.根據權利要求1、2、3、5、6所述的一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡，其特征在于：所述聲學超材料單元采用ABS或光敏樹脂為原材料。

8.根據權利要求1、2、3、5、6所述的一種基于變換聲學的環形聲波聚焦透鏡，其特征在于：所述聲學超材料單元的固體結構采用3D打印技術加工制成。