多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用.ppt

,多孔特异材料在声学深亚波长成像中的应用,2012.5,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，,是入射波长,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,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=0.6 mm,，阵列周期,a=2.0 mm,，板的厚度,t=2.0 mm,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=0.79 mm,，晶格常数,=1.58 mm,，刚性穿孔板厚度,h=158 mm,。,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,q,z,h=m,，,m,为整数,时：,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。,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,线阵列穿孔模型,2150Hz,线阵列穿孔板,声压分布,基本模型,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,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,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,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,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,面,阵列穿孔模型,截面,1,（,0.158 mm,）,截面,2,（,0.79 mm,）,截面,3,（,1.58 mm,）,模拟结果,理论结果,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,面,阵列穿孔,的互补结构,模型,模拟结果,截面,1,（,0.158 mm,）,截面,2,（,0.79 mm,）,截面,3,（,1.58 mm,）,理论结果,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。,面,阵列穿孔,板,两个边长为,w=7.9 mm,的正方形孔，其中心距离为,s=11.85 mm,，输入平面波波长为,158 mm,，相距,3.95 mm,，为波长的,1/40,。,面,阵列穿孔,板,距离输出端,1.58 mm,处的声压，以及中线上的声压分布,理论值,模拟值,面,阵列穿孔,板,字母,”E”,，线宽度为,3.18 mm,，为输入平面波波长,158 mm,的,1/50,。,面,阵列穿孔,板,距离输出端,1.58 mm,处的声压，以及中线上的声压分布,实验值,模拟值,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（,/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。,展 望,本文,所做的亚波长（,/50,）已经远,小,于衍射极限，并且通过减小穿孔板的几何参数，该结构能在更高的频率下增强成像的质量。,在经过,更多应用方面的,研究，多孔特异材料在提高医学超声成像的质量、合金材料内裂缝的无损检测、水下声纳等很多领域都能得到应用。,