基于聲子晶體板的聲輻射力研究及溫敏傳感器設計.pdf

1、聲子晶體概念自提出以來就引起了學者的濃厚興趣與廣泛關注。早期，人們對聲子晶體的帶隙結構進行了大量的研究、推動了聲子晶體能帶理論的發(fā)展。在該能帶理論指導下，聲子晶體中許多新穎的、奇異的、有趣的聲學現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)，如狄拉克點、Schoch效應、負折射、聲聚焦和自準直等等，它們的研究將為聲隱身器件、平面透鏡、聲波分束器和聲能俘獲器的設計提供理論支持，實現(xiàn)了物對聲的人工操控。隨著器件微型化的推進，板狀聲子晶體成為了研究的熱點。蘭姆波是一種具有豐富物

2、理內涵的板波，在板狀聲子晶體中傳播的蘭姆波模式多樣。因此，板狀聲子晶體具有一些與眾不同的聲學特性。近年來，學者利用板狀聲子晶體誘導產(chǎn)生的聲輻射力設計了聲篩子，實現(xiàn)了聲對物的控制。本文在此基礎上，對雙柵板結構聲子晶體的聲輻射力展開研究，同時利用柵板結構激發(fā)的泄露波模式對聲波溫敏傳感進行可行性設計，主要的研究內容及結果如下：
　　本論文首先簡要介紹了聲子晶體的相關性質、蘭姆波與泄露波的概念和板狀聲子晶體的研究現(xiàn)狀。
　　其次，我

3、們詳細介紹聲輻射力的性質、形成機制、研究現(xiàn)狀和計算方法。
　　然后，在板狀聲子晶體中的蘭姆波和泄露波的理論指導下，我們提出了兩種傾斜的雙板聲柵結構，分別命名為對稱型斜柵和反對稱型斜柵。相對于傳統(tǒng)的垂直聲柵而言，這類聲柵不但可以產(chǎn)生兩對雙胞胎聲輻射力，并且對每一個聲輻射力都有不同程度的增強作用，其中對稱型斜柵有利于增強雙板之間的吸引力，而反對稱型斜柵有利于增強雙板之間的排斥力。由此，我們深入研究了聲柵對稱性對聲輻射力的影響。研究表明

4、無論是哪一種對稱性的傾斜聲柵對聲輻射力都有增強的作用，因為激發(fā)出來的泄露蘭姆波與入射聲波發(fā)生了強耦合現(xiàn)象。這類聲柵將會被用于微弱信號傳感器的設計。
　　最后，在雙柵板的聲學性質研究推動下，我們設計了一款材料不對稱的柵板型溫敏傳感器，其中檢測板為具有溫度效應的鈦酸鍶鋇，基板為鋼。在不同溫度下，我們測量柵板共振頻率，利用共振頻率值來監(jiān)控外界溫度。這些共振頻率來自于柵板中蘭姆波被釋放出去而形成一個泄露波，導致了聲波在柵板中傳播具有高透性