空氣中波導(dǎo)型聲透鏡實(shí)現(xiàn)聲聚焦的仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、聲透鏡是實(shí)現(xiàn)聲聚焦的一條重要技術(shù)途徑，它通過(guò)改變聲傳播路徑上介質(zhì)分布和引入適當(dāng)相移，從而使波陣面指向性發(fā)生改變，從而作用于聲場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)聚焦。
　　本文介紹了空氣中波導(dǎo)型和障礙物型聲透鏡的基本設(shè)計(jì)理論。基于有限元方法和波動(dòng)方程，建立了聲透鏡輻射聲場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算模型。通過(guò)該模型研究了波導(dǎo)型聲透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)（包括葉片數(shù)目、間距、偏角和焦距）和聲源頻率對(duì)聚焦聲場(chǎng)特性的影響，進(jìn)而對(duì)波導(dǎo)型聲透鏡各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。完成了三維波導(dǎo)型聲透鏡的結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)，分析了透鏡工作的帶寬。數(shù)值計(jì)算給出了三維聚焦聲場(chǎng)結(jié)果。以電聲陣列為發(fā)聲源，在1kHz左右頻率條件下對(duì)所完成設(shè)計(jì)加工聲透鏡裝置的特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，通過(guò)線(xiàn)陣掃描方法獲取了水平、垂直和平行平面上的聲場(chǎng)分布。研究表明，聚焦增益隨葉片偏角的增加而增大，然而過(guò)大的偏角反而使聲透鏡失效。當(dāng)葉片偏角較小和設(shè)計(jì)焦距較大時(shí)，透鏡呈現(xiàn)出聚束特性。衍射作用使得通過(guò)射線(xiàn)法設(shè)計(jì)的聲透鏡，其焦距與實(shí)際焦距存在明顯差異。在衍射極限的制約下，在聲透鏡孔徑不變的情況