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一种超薄的施罗德散射体制造技术

技术编号:13636117 阅读:90 留言:0更新日期:2016-09-02 23:17
本发明专利技术公开了一种超薄的施罗德散射体,包括基板,所述基板上设有7×p行和7×q列个正方形凹槽,p和q为大于等于1的整数,正方形凹槽的边长为0.48λ,深度为0.04λ,凹槽设有正方形颈口,正方形颈口的边长小于正方形凹槽的边长,颈口深度为0.01λ,λ为散射体针对某一中心频率f0设计,所对应的波长,不同凹槽单元的颈口宽度w不同,分布满足一个特定数列。本发明专利技术可以在宽带实现声波的漫反射,和传统的施罗德散射体相比,具有接近的漫反射效果,同时可以减小材料的厚度,和传统施罗德的厚度λ/2相比,本发明专利技术的厚度只有λ/20,方便实际中的使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超薄的施罗德散射体,属于声学领域。
技术介绍
传统的施罗德声学结构设有多个凹槽,凹槽的槽口和槽底宽度一致,导致施罗德声学结构的厚度比较厚,一般为λ/2,如图1和图2所示,不利于声学器件的集成。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足,本专利技术提供一种超薄的施罗德散射体,厚度可以为传统施罗德散射体的1/10,体积更小。技术方案:为实现上述目的,本专利技术的一种超薄的施罗德散射体,包括基板,所述基板上设有7×p行和7×q列个正方形凹槽,p和q为大于等于1的整数,正方形凹槽的边长为0.48λ,深度为0.04λ,相邻两个凹槽中心位置间隔为λ/2,凹槽设有正方形颈口,正方形颈口的边长小于正方形凹槽的边长,颈口深度为0.01λ,λ为散射体针对某一中心频率设计所对应的波长,不同凹槽单元的颈口宽度w不同,分布满足一个特定数列,从而在中心频率,或者中心频率周围的多个频率,实现想要的相位分布。最终的漫反射效果可在围绕中心频率f0的一定带宽内实现。作为优选,所述p为2,q为2。作为优选,所述基板的声学阻抗至少为100倍的空气声学阻抗。散射体设时需选定某一中心频率f0,相邻两个凹槽中心位置间隔为λ/2,可设计为单频率和多频率施罗德散射体。单频率散射体的单元相位反馈针对中心频率f0设计。多频率施罗德散射体针对围绕中心频率f0周围的多个频率设计混合排列的凹槽单元,实现更宽带的漫反射。作为优选,多频率的施罗德散射体选择的目标频率数为4。有益效果:本专利技术可以在宽带实现声波的漫反射,和传统的施罗德散射体相比,具有接近的漫反射效果,同时可以减小材料的厚度,和传统施罗德的厚度λ/2相比,本专利技术的厚度只有λ/20,方便实际中的使用。附图说明图1为传统施罗德散射体的结构示意图。图2为图1中凹槽的结构示意图。图3为本专利技术单个周期的结构示意图。图4为图3中凹槽的结构示意图。图5为本专利技术的设计流程和p=2,q=2的样品照片。图6为超薄施罗德散射体(MSD)的数值模拟和实验结果。图7为多频率超薄施罗德散射体(BMSD)的设计流程和数值模拟和实验结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图3和图4所示,超薄施罗德单元为超薄的声学凹槽单元,厚度只有λ/20,宽度与传统施罗德的凹槽相同,凹槽结构如图4所示,颈口和槽底具有不同的宽度,颈口的宽度为w,槽底宽度为0.48λ,用声学凹槽单元的共振效应产生与传统的凹槽结构一样的声学属性,实现和传统施罗德散射体类似的效果。因此,我们设计的凹槽在表面的相位反馈应满足: φ n , m = 2 π [ ( n 2 + m 2 ) mod u l o N ] N ]]>其中,n和m表示第n行,第m列的单元,modulo表示求余数。如图5所示,为一种超薄施罗德散射体设计流出图。图5A展示了数值模拟的凹槽单元的相位反馈与参数w的关系,我们通过改变w来实现凹槽的相位调控,图5A三角形标出了相位2π×(0-6/7),这7个离散的相位提供了施罗德数列中需要的7个值。图5B展示了一种7×7凹槽,数字0-6代表7个单元的相位反馈对应于2π×(0-6/7),对应于图5A中的7个点,通过这个数列可以设计出最终的超薄施罗德散射体样品。图5C显示了7×7重复2×2(p=2,q=2)个周期,即14×14个凹槽单元的样品的俯视图。结构参数:该样品作为一个例子,设计工作中心频率为f0=6860Hz,样品尺寸为35cm×35cm×2.5cm,w取值范围如图5A所示,实际应用中可根据工作波长等比例调整样品尺寸。为了定量表征漫散射效果,漫反射系数可以定义为: d ψ = ( Σ i = 1 n 10 L i / 10 ) 2 - Σ i = 1 n ( 10 L i / 10 ) 2 ( n - 1 ) Σ i = 1 n ( 10 L i / 10 ) 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超薄的施罗德散射体,其特征在于:包括基板,所述基板上设有7×p行和7×q列个正方形凹槽,p和q为大于等于1的整数,正方形凹槽的边长为0.48λ,深度为0.04λ,凹槽设有正方形颈口,正方形颈口的宽度小于正方形凹槽的边长,颈口深度为0.01λ,λ为散射体针对某一中心频率f0设计所对应的波长,不同凹槽单元的颈口宽度w不同。

【技术特征摘要】
1.一种超薄的施罗德散射体,其特征在于:包括基板,所述基板上设有7×p行和7×q列个正方形凹槽,p和q为大于等于1的整数,正方形凹槽的边长为0.48λ,深度为0.04λ,凹槽设有正方形颈口,正方形颈口的宽度小于正方形凹槽的边长,颈口深度为0.01λ,λ为散射体针对某一中心频率f0设计所对应的波长,不...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁彬景云朱一凡邹欣晔杨京范旭东程建春
申请(专利权)人:南京大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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