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3D声瓶技术,开辟超声成像、声音隐形、粒子悬浮新境界

2014-08-06 09:02:02  

益择网讯(慕雪/编译)最近,声学界一场竞相研发弯曲声波传播路径技术的比赛正在如火如荼地进行,其中,伯克利实验室的张翔研究团队开发的声瓶技术先声夺人。该技术能够让声波沿着预定的曲面轨道传播,这种自我弯曲的空心局域光束对超声波成像诊疗、声音隐形技术和粒子悬浮操纵等技术都有很大帮助。

如图所示,一个平面相控源发出声音后,声音能量形成一个四周高声压力区包围着中间的空压区的三维曲面壳体。底部的压力场显示瓶子规避三维障碍物的自我弯曲能力,虚线箭头表示的波前方向。声波的传播与光波类似。它们虽然沿直线传播但是其传播路径可以通过反射、衍射和折射来弯曲。这就是超声医学成像和材料无损检测的基础。虽然之前发明的被称为“特异材料”的人工纳米结构已经足以使声波弯曲,但是这种材料的性能限制了它们的应用,特别是在生物学方面的应用。“我们需要找到不依靠高度工程化的介质来弯曲声波场的方法,”伯克利实验室材料科学部主任张翔说道,“而我们可以设计合成声瓶,该声瓶在不需要特异材料或任何其他高度工程化的介质条件下就能引导声波沿着所需的曲率齐性空间的路径传播。”

    我们的声学局域空心光束开辟了控制声能流的新方法,并且这个瓶子可用于声音捕获。此外放置于瓶内的任何障碍都不会影响瓶束,而且甚至当障碍物破坏了它的路径时它能自行恢复。该技术除了良好的声音控制能力外其稳定性也是毋庸置疑的,因此,它未来在声学领域的应用前景将无限广阔。

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