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基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应

刘宸 孙宏祥 袁寿其 夏建平

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基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应

刘宸, 孙宏祥, 袁寿其, 夏建平

Broadband acoustic focusing effect based on temperature gradient distribution

Liu Chen, Sun Hong-Xiang, Yuan Shou-Qi, Xia Jian-Ping
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  • 研究基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应. 利用两个恒温热源产生的温度梯度分布, 控制声波传播路径, 实现声波聚焦效应. 该机理源于温度场连续变化引起声折射率连续变化, 无反射能量损失, 具有宽频带及高聚焦性能等优点. 在此基础上, 分析入射声源频率、热源温度、分界面空间分布、热源位置、介质的衰减系数、热源温度不对称分布等因素对声聚焦性能的影响, 利用气凝胶材料验证单一介质中基于温度梯度分布的声聚焦系统的可行性.
    Acoustic focusing effect with broad bandwidth based on the temperature gradient distribution is studied. The propagation paths of the acoustic waves can be controlled by the temperature gradient distribution generated by two heat sources, which is adopted to realize the acoustic focusing effect. This focusing effect arises from the continuous change of the acoustic refractive index induced by the change of temperature, and has no reflection energy loss. Therefore, the acoustic focusing effect has the advantages of broad bandwidth and high focusing performance. In addition, we have investigated the influences of the factors (incident frequency, temperature of heat source, spatial distribution of interface, position of heat source, attenuation coefficient of the medium, and asymmetric distribution of heat source temperature) on the acoustic focusing effect in detail, and verified the feasibility of the acoustic focusing system by using aerogel based on temperature gradient distribution in single medium.
      通信作者: 孙宏祥, jsdxshx@ujs.edu.cn;Shouqiy@ujs.edu.cn ; 袁寿其, jsdxshx@ujs.edu.cn;Shouqiy@ujs.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金重大项目(批准号: 51239005)、 国家自然科学基金(批准号: 11404147)、 江苏省自然科学基金(批准号: BK20140519)、 中国博士后基金(批准号: 2015M571672)、 江苏大学高级人才基金(批准号: 13JDG106)、 江苏大学青年骨干教师培养工程、江苏省大学生创新训练项目(批准号: 201510299047Y)和江苏大学工业中心大学生创新训练项目资助的课题.
      Corresponding author: Sun Hong-Xiang, jsdxshx@ujs.edu.cn;Shouqiy@ujs.edu.cn ; Yuan Shou-Qi, jsdxshx@ujs.edu.cn;Shouqiy@ujs.edu.cn
    • Funds: Project supported by the Major Program of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51239005), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11404147), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province of China (Grant No. BK20140519), the China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2015M571672), the Research Fund for Advanced Talents of Jiangsu University, China (Grant No. 13JDG106), the Training Project of Young Backbone Teachers of Jiangsu University, and the Practice Innovation Training Program Projects for Jiangsu College Students, China (Grant No. 201510299047Y) and for Industrial Center of Jiangsu University.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-26
  • 修回日期:  2015-12-02
  • 刊出日期:  2016-02-05

基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应

    基金项目: 国家自然科学基金重大项目(批准号: 51239005)、 国家自然科学基金(批准号: 11404147)、 江苏省自然科学基金(批准号: BK20140519)、 中国博士后基金(批准号: 2015M571672)、 江苏大学高级人才基金(批准号: 13JDG106)、 江苏大学青年骨干教师培养工程、江苏省大学生创新训练项目(批准号: 201510299047Y)和江苏大学工业中心大学生创新训练项目资助的课题.

摘要: 研究基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应. 利用两个恒温热源产生的温度梯度分布, 控制声波传播路径, 实现声波聚焦效应. 该机理源于温度场连续变化引起声折射率连续变化, 无反射能量损失, 具有宽频带及高聚焦性能等优点. 在此基础上, 分析入射声源频率、热源温度、分界面空间分布、热源位置、介质的衰减系数、热源温度不对称分布等因素对声聚焦性能的影响, 利用气凝胶材料验证单一介质中基于温度梯度分布的声聚焦系统的可行性.

English Abstract

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