[发明专利]基于阻抗匹配效应的声学超材料及声学器件

权利要求书

1.一种基于阻抗匹配效应的声学超材料，用于减弱或消除声波反射，其特征在于，所述声学超材料包括多个微结构，所述微结构为平面对称结构；

其中，所述微结构由多组具有声波入射间隙的硬边界材料结构沿一预设轴线排布形成，所述微结构的对称平面与所述预设轴线垂直；且，

所述多组硬边界材料结构包括至少两类具有不同有效声速的硬边界材料结构。

2.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料，其特征在于，所述多组硬边界材料结构包括：

两组第一类硬边界材料结构，分别设于所述微结构的两侧；以及，

一组第二类硬边界材料结构，所述第二类硬边界材料结构设于所述两组第一类硬边界材料结构之间，所述第二类硬边界材料结构的有效声速小于所述第一类硬边界材料结构的有效声速。

3.根据权利要求2所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料，其特征在于，

所述第一类硬边界材料结构由多个第一硬边界材料单元沿所述预设轴线间隔排布形成；

所述第二类硬边界材料结构由多个第二硬边界材料单元沿所述预设轴线间隔排布形成。

4.根据权利要求3所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料，其特征在于，所述第一硬边界材料单元的横截面形状为圆形、椭圆形、方形或菱形，所述第二硬边界材料单元的横截面形状为圆形、椭圆形、方形或菱形。

5.根据权利要求3所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料，其特征在于，

所述第一硬边界材料单元为具有第一直径的硬边界圆柱；

所述第二硬边界材料单元为具有第二直径的硬边界圆柱；

其中，所述第一直径小于所述第二直径。

6.根据权利要求3-5任一项所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料，其特征在于，各相邻硬边界材料单元之间的间隔距离均相等。

7.根据权利要求1-5任一项所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料，其特征在于，所述声学超材料由阵列排布的所述多个微结构形成。

8.根据权利要求1-5任一项所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料，其特征在于，所述声学超材料对归一化频率处于0.6～0.78、且具有0～40°入射角的声波的反射率小于或等于1％。

9.根据权利要求1-5任一项所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料，其特征在于，所述硬边界材料选用塑料、玻璃、树脂、金属、钢筋和混凝土中的至少一种。

10.一种声学器件，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的基于阻抗匹配效应的声学超材料。