54、声学超材料与六足移动机器人ODE控制算法参数调优概述

声学超材料与六足移动机器人ODE控制算法参数调优概述

声学超材料

声学超材料领域在过去20年里发展迅速，人们已经能够设计出具有非凡特性的结构，以独特的方式操控声波。下面详细介绍不同类型的声学超材料。

共振超表面

• 原理 ：在天然材料中，波前工程受其声学特性限制，声波反射和折射遵循斯涅尔定律。而声学超表面（AMSs）这一新型超材料的出现，使波前调制研究取得了快速进展。通过在亚波长尺度使用周期性结构在传播路径中引入突变相移，能实现对声音的控制。AMSs的斯涅尔定律可表示为：$\theta_r = \arcsin [\sin(\theta_i) + \frac{\lambda_1}{2\pi} \frac{d\Phi}{dx}]$，其中$\theta_r$是反射角，$\theta_i$是入射角，$\lambda_1$是第一种介质中的波长，$\Phi$是引入的相位不连续性。这种特性可使波前以亚波长分辨率塑造成任意形状。
• 应用实例
  • 被动超屏 ：Li等人提出由亚波长亥姆霍兹谐振器和直管阵列堆叠而成的被动超屏，利用法布里 - 珀罗共振增强传输，仅用80个设计单元组成的被动面板就能形成复杂波前。
  • 声学单向超表面 ：将相控阵与近零折射率介质耦合可实现不对称声波传播。相关材料对一侧入射波表现为近乎无反射表面，能任意操控波向，同时几乎阻挡反向波，可用于“噪声捕获”，提高吸声材料的吸收效率。
  • 膜型声学超材料 <