[发明专利]基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料及其应用装置

权利要求书

1.基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料，其特征在于，包括：

微型电机；可调节长度的空心管超材料；格栅结构；可调节开口大小的空心球超材料；产生特定热场的电阻丝；其中，所述可调节长度的空心管超材料由外层可移动的子管和内层固定的母管构成，所述格栅结构包括多个格栅；

所述可调节长度的空心管超材料与所述微型电机固定连接，由微型电机调控所述子管的移动距离，从而调控所述子管与所述母管的叠加长度；

所述可调节开口大小的空心球超材料放置在所述格栅结构中，单个所述格栅四周布置一定数量的所述产生特定热场的电阻丝，由所述产生特定热场的电阻丝调控所述空心球超材料的开口大小；

其中，多个单根所述空心管超材料依次排列成层状结构的单层空心管超材料，所述空心管之间的间隙为2-3mm；多个单颗所述空心球超材料放置在格栅结构中，构成单层空心球超材料；单层空心管超材料和单层空心球超材料交替间隔排列；

所述声学超材料，是根据经过模拟计算训练的机器学习程序得到宽频声波对应的各个所述微型电机的电机驱动参数和所述电阻丝的调控参数，通过所述微型电机的电机驱动参数调控所述空心管超材料的长度，通过所述产生特定热场的电阻丝的调控参数调控所述空心球超材料的开口大小。

2.根据权利要求1所述的基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料，其特征在于，所述空心管超材料由钢制材料制成；所述空心球超材料是由形状记忆合金制成；所述格栅结构是由环氧树脂制成。

3.根据权利要求1所述的基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料，其特征在于，单个所述空心球超材料通过四根弹簧与单个所述格栅相连。

4.根据权利要求1所述的基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料，其特征在于，每一个所述长度和每一个开口大小都对应一个单独的谐振频率；

不同所述长度的所处空心管超材料和不同开口大小的所述空心球超材料同时作用，实现宽频谐振，所述谐振包括谐振频率重叠和谐振频率不重叠；

若所述空心管超材料的谐振频率和所述空心球超材料的谐振频率重叠，则同时出现负等效质量密度、负等效模量的双负情况，使得声波向内折射，形成声波聚焦；

若所述空心管超材料的谐振频率和所述空心球超材料的谐振频率不重叠，则出现所述空心管超材料实现负等效质量密度或所述空心球超材料实现负等效模量的单负情况，使得大部分声波无法透射过所述声学超材料，实现声波防护。

5.根据权利要求1所述的基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料，其特征在于，所述单层空心管和所述单层空心球中心的间隔为在所述空心管的半径和空心球的半径的和上加2-5mm。

6.基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料的应用装置，其特征在于，所述装置包括：

声学感应麦克风，用于接收声源信号，并将声源信号传送至计算机处理系统；

如权利要求1-5任一所述的基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料，用于实现声源声波信号的调控；

计算机处理系统，用于训练机器学习程序，并接收和处理由声学感应麦克风传递的声源声波，得到声波声源对应的频段信息，并将由所述频段信息得到的电机驱动参数和电阻丝调控参数传输到电路控制器和温度控制器；

电路控制器，用于接收所述电机驱动参数，并依据所述电机驱动参数控制所述微型电机；

温度控制器，用于接收所述电阻丝调控参数，并依据所述电阻丝调控参数控制所述产生特定热场的电阻丝。

7.根据权利要求6所述的基于机器学习的局域共振型宽频声学超材料的应用装置，其特征在于，所述材料应用于声学防护，所述装置还包括：

接收经过所述声学超材料之后的声波的声学感应麦克风，用于接收并检测经过如权利要求1-5任一所述声学超材料的声波信号，检测所述声波信号的强弱。