【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，属于声学领域。
技术介绍
1、唱片和磁带在音频信息的移动存储和播放中发挥着重要作用。音频的存储密度由磁带的物理空间决定，重新配置音频信息通常需要先擦除原始信息，再记录所需信息。提高音频信息的存储密度、切换效率和多样化加密在音频信息处理中具有重要意义。受限于传统录音带的静态、固定形态，通过在同一物理空间内同时存储多通道音频信息来增加存储密度具有挑战性。
2、在光学领域，受自然生物启发的结构色引起了研究者的广泛关注，并在提高光学数据存储密度方面取得了重大进展。结构的光学响应可以通过物理变形进行动态调节，以支持并行信息的存储。结构声作为结构色的对应物，为处理音频信息提供了新的策略。近年来，声学超表面的发展为声音操控开辟了多种可能性，可以通过重新排列的编码单元或者添加外部有源系统（如：可变磁场和可编程逻辑电路）来重构声学响应。然而，这些方法需要多通道独立控制单个结构单元，不可避免地降低了可重新配置的效率和灵活性。与传统的刚性超表面相比，用软材料制成的柔性超表面具有整体弹性变形，在不改变结构的配置和材料的情况下，赋予了额外的维度动态调制声学响应。因此，设计可拉伸柔性声学超表面来动态重新配置音频记录实现结构声具有重要的应用前景。
3、申请号cn201910104474.3 提供了一种超声波信号调整方法、装置及超声阵列，包括：对柱状结构超声阵列中的各阵元产生的超声波信号执行振幅调制，得到振幅调制后的超声波信号，柱状结构超声阵列中的各阵元呈平面周期性分布的柱状排列结构
4、申请号cn202211467973.7 公开了一种可形变柔性声学超构材料的新应用，该柔性声学超构材料包括材料声速互不相同的第一材料和第二材料；第一材料为柔性可变形材料，第二材料分布在第一材料内、且沿分布平面呈周期性排列；第一和第二材料中，材料声速较大者的声速是较小者声速的至少2倍。既可以利用超构材料反射的回波(尤其是反射回波的频率)，进行监测(如通过监测频移程度判断超构材料的形变程度，进而判断被测物的应变情况等)，也可以用于增强超声反射。以形变为例，当材料形变时其周期参数会发生变化，影响其声学带隙，如此配合入射超声波，将能够使超声回波随形变程度的不同发生频移。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，可通过超表面的结构拉伸形变调制，实现音频信息的动态重构。
2、本专利技术的再一目的在于：提供所述用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面的应用。
3、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，该柔性超表面的材质为具有可拉伸性及形变可逆性的柔性材料，超表面由单元结构按照矩阵形式排列而成；其中，每个结构单元由各侧交错三列柱体的空间盘绕通道组成，具有不同的共振频率响应，可以从入射宽带声音信号中拾取特定的频率分量，将音频信息存储在可拉伸柔性超表面的透射频谱中；当沿着不同方向拉伸该柔性超表面时，各个结构单元的声学响应会发生各向异性变化，将初始音频信息动态地重新配置为其他音频信息，从而产生可重构结构声。
4、一方面，提供一种用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其中，所述的超表面的材质为具有可拉伸性及形变可逆性的柔性材料，超表面由单元结构按照矩阵形式排列而成；所述的单元结构由三面两两垂直的单元壁构成的通道和通道内部的六列柱体组成，六列柱体的尺寸相同，分为两组各三列设在相对的两面单元壁上，柱体两两交错排布；所述的单元结构根据设置的相邻柱体间的间隙宽度，具有对应的共振频率响应，在共振频率处，声波的透射率最大且接近1，频率为共振频率的声波可以自由穿透超表面，间隙宽度越宽，共振频率越低；所述的单元结构从入射宽带声音信号中拾取特定的频率分量，将音频信息存储在超表面的透射频谱中；所述的超表面的结构发生拉伸形变时，各个单元结构的声学响应随拉伸方向发生各向异性变化，将初始音频信息动态地重新配置为其他音频信息，从而产生可重构结构声，超表面的结构复原时，音频信息还原为初始音频信息。
5、在上述方案的基础上，所述的超表面中，同一单元结构中相邻柱体间的间隙宽度相同，不同单元结构的通道和柱体的几何参数相同，相邻柱体间的间隙宽度相同或不同，柱体朝向相同或不同。
6、在上述方案的基础上，所述柔性超表面的材质为硅凝胶。
7、优选的，所述的单元结构的通道的几何参数为宽度l = 10mm，高度h = 10mm，长度t = 40mm，柱体的几何参数为柱高s =6mm 柱宽w = 1mm，当相邻柱体间的间隙宽度d在0.6~3.0mm范围内变化时，单元结构的共振频率f0在4600~3500hz范围内相应变化。
8、可以根据实际需要，定制构成超表面的单元结构的相邻柱体间的间隙宽度d，获得相应的共振频率f0响应。
9、本专利技术提供了一种可拉伸柔性超表面用于音频信息的动态重构，通过超表面的结构拉伸形变调制，实现音频信息的动态重构，包括音调变化、开关状态切换和多通道音频切换等，对提高音频信息的存储密度、切换效率和多样化加密处理具有重要意义。
10、本专利技术还提供了一种根据所述的可拉伸柔性超表面对音频信息动态重构的方法，其中，所述的单元结构中，沿通道方向射入声波，定义单元结构xyz坐标系，x方向与柱体朝向垂直，y方向与柱体朝向平行，z方向与通道方向平行；仅沿x方向拉伸单元结构时，单元结构的共振频率没有明显频移；仅沿y方向拉伸单元结构时，单元结构的共振频率迅速降低，呈现出对y向拉伸的非线性依赖；仅沿z方向拉伸单元结构时，单元结构的共振频率缓慢降低, 呈现出对z向拉伸的近似线性依赖；单元结构的频率响应在x、y、z三个不同方向的拉伸变形具有各向异性变化。
11、单元结构的频率响应在x、y、z三个不同方向的拉伸变形具有各向异性变化，由此可以实现对结构声的多样化重构。
12、在上述方案的基础上，所述的超表面由至少两种不同相邻柱体间的间隙宽度的单元结构按照矩阵形式排列而成，所有单元结构的柱体朝向相同，沿通道方向射入声波形成初始音频信息，定义单元结构xyz坐标系，x方向与柱体朝向垂直，y方向与柱体朝向平行，z方向与通道方向平行；超表面无形变时，不同相邻柱体间的间隙宽度的单元结构的共振频率不同，初始音频信息呈现出相应图案；仅沿x方向拉伸超表面时，单元结构的共振频率没有明显频移，形变重构的音频信息的整体音调无明显变化，呈现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：该柔性超表面的材质为具有可拉伸性及形变可逆性的柔性材料，超表面由单元结构按照矩阵形式排列而成；其中，每个结构单元由各侧交错三列柱体的空间盘绕通道组成，具有不同的共振频率响应，可以从入射宽带声音信号中拾取特定的频率分量，将音频信息存储在可拉伸柔性超表面的透射频谱中；当沿着不同方向拉伸该柔性超表面时，各个结构单元的声学响应会发生各向异性变化，将初始音频信息动态地重新配置为其他音频信息，从而产生可重构结构声。
2.根据权利要求1所述的用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：所述的超表面中，同一单元结构中相邻柱体间的间隙宽度相同，不同单元结构的通道和柱体的几何参数相同，相邻柱体间的间隙宽度相同或不同，柱体朝向相同或不同。
4.根据权利要求3所述的用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：所述柔性超表面的材质为硅凝胶。
5.根据权利要求1或2所述的用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：所
6.一种根据权利要求1至5任一项所述的可拉伸柔性超表面在音频信息动态重构的应用，音频信息动态重构包括音调变化、开关状态切换和多通道音频切换。
7.一种根据权利要求1至5任一项所述的可拉伸柔性超表面对音频信息动态重构的方法，其特征在于，在所述的单元结构中，沿通道方向射入声波，定义单元结构xyz坐标系，x方向与柱体朝向垂直，y方向与柱体朝向平行，z方向与通道方向平行；
8.根据权利要求7所述的可拉伸柔性超表面对音频信息动态重构的方法，其特征在于，所述的超表面由至少两种不同相邻柱体间的间隙宽度的单元结构按照矩阵形式排列而成，所有单元结构的柱体朝向相同，沿通道方向射入声波形成初始音频信息，定义单元结构xyz坐标系，x方向与柱体朝向垂直，y方向与柱体朝向平行，z方向与通道方向平行；
9.根据权利要求7所述的可拉伸柔性超表面对音频信息动态重构的方法，其特征在于，所述的超表面由相同相邻柱体间的间隙宽度的单元结构按照矩阵形式排列而成，所有单元结构分为正向单元结构与反向单元结构，正向单元结构与反向单元结构的柱体朝向相互垂直，沿通道方向射入声波形成初始音频信息，定义xyz坐标系，x方向与正向单元结构的柱体朝向垂直，y方向与正向单元结构的柱体朝向平行，z方向与通道方向平行；
10.根据权利要求7所述的可拉伸柔性超表面对音频信息动态重构的方法，其特征在于，所述的超表面由至少两种不同相邻柱体间的间隙宽度的单元结构按照矩阵形式排列而成，所有单元结构分为正向单元结构与反向单元结构，正向单元结构与反向单元结构的柱体朝向相互垂直，沿通道方向射入声波形成初始音频信息，不同相邻柱体间的间隙宽度的单元结构显示为不同的图形，定义xyz坐标系，x方向与正向单元结构的柱体朝向垂直，y方向与正向单元结构的柱体朝向平行，z方向与通道方向平行；
...【技术特征摘要】
1.一种用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：该柔性超表面的材质为具有可拉伸性及形变可逆性的柔性材料，超表面由单元结构按照矩阵形式排列而成；其中，每个结构单元由各侧交错三列柱体的空间盘绕通道组成，具有不同的共振频率响应，可以从入射宽带声音信号中拾取特定的频率分量，将音频信息存储在可拉伸柔性超表面的透射频谱中；当沿着不同方向拉伸该柔性超表面时，各个结构单元的声学响应会发生各向异性变化，将初始音频信息动态地重新配置为其他音频信息，从而产生可重构结构声。
2.根据权利要求1所述的用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：所述的超表面中，同一单元结构中相邻柱体间的间隙宽度相同，不同单元结构的通道和柱体的几何参数相同，相邻柱体间的间隙宽度相同或不同，柱体朝向相同或不同。
4.根据权利要求3所述的用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：所述柔性超表面的材质为硅凝胶。
5.根据权利要求1或2所述的用于可重构结构声的可拉伸柔性超表面，其特征在于：所述的单元结构的通道的几何参数为宽度l = 10mm，高度h = 10mm，长度t = 40mm，柱体的几何参数为柱高s = 6mm 柱宽w = 1mm，当相邻柱体间的间隙宽度d在0.6~3.0mm范围内变化时，单元结构的共振频率f0在4600~3500hz范围内相应变化。
6.一种根据权利要求1至5任一项所述的可拉伸柔性超表面在音频信息动态重构的应用，音频信息动态重构包括音调变化、开关状态切换和多通道音频切换。
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