进展 | 一种用于声传感的可调谐梯度声超材料

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声传感技术是结构健康监测、声源定位、水声通信等众多工程应用中的一个热门话题，基于超材料的声传感技术因其独特的特性而受到广泛关注。这些独特的特性，包括但不限于声聚焦、声隧道、声彩虹捕获、点/线缺陷、奇异声散射，为声传感技术的持续发展提供了前所未有的机遇。然而，目前基于超材料的声传感技术由于工作频带窄且不可调，在实际工程应用中普遍受到限制。因此，开发一种基于宽带可调谐超材料的声传感系统在学术界和工程界都具有重要意义。

最近，梯度声学超材料 (GAM) 被证明能有效地拓宽频带。通过GAMs实现的声彩虹捕获效应使声波能够选择性地减速并捕获在亚波长区域，从而产生强烈的局部振幅增强，但在实际应用中，GAMs的工作频带是固定的。在这种情况下，固定的工作频带将极大地阻碍GAMs在不同工作条件下的应用。因此，可调谐GAMs的实现对于更多的工程应用将是一个巨大的改进。

近日，湖南大学机械与车辆工程学院、车身先进设计与制造国家重点实验室的Dejie Yu教授研究团队提出了一种由平板和弹簧阵列组成的可调谐梯度声学超材料 (GAMs) 以用于声传感。他们的理论研究表明，通过改变两个板之间的空隙距离，工作频带可以拓宽300 Hz以上。他们还通过实验验证了GAM的可调谐性并可以通过压缩弹簧使工作频带展宽，与现有平差方法相比，该方法在实际应用中更方便、更易于实现。此外，以高斯脉冲信号为例，

该团队还证明可调谐GAM可以应用于更多的工程应用中，这项工作为推动基于超材料的声传感技术在实际应用中的发展提供了一种切实可行的方法。相关研究发表在《Extreme Mechanics Letters》上。（钟雨豪）

文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.eml.2021.101481