中国的声呐有指望了

最近，南京大学物理学院声学研究所、近代声学教育部重点实验室刘晓宙教授课题组在对
声波辐射控制的实验与理论研究中取得重要突破，该研究成果于2014年1月24日发表在《自
然—通讯》上(Nat. Commun. 5:3188 doi: 10.1038/ncomms4188 (2014))。
http://www.nature.com/ncomms/201 ... ull/ncomms4188.html

众所周知，由于声波的衍射效应，在声源尺度很小的情况下，低频声波几乎没有指向性。
最常见的现象就是，当说话者在讲话时，听者能在正前方，左方，右方，后方任何方向听
到说话者的声音。如何控制低频声波，使其能够在特定的方向和角度上进行传播，是当今
研究的最为棘手的问题之一。该工作提出了一种与众不同的思路，通过在铁块上设计声学
人工微结构，巧妙的将铁块的边界由硬边界变成比空气还“软”的软边界。并在实验上成
功获得了具有偶极子指向性特征的声波辐射（图1）。然而，由于偶极子的辐射效率比单极
子要低很多，为了解决这一难题，实现高辐射效率的偶极子声辐射，课题组通过对材料的
特殊设计，获得了与单极子相同数量级的偶极子辐射效率。

为了获得更好的指向性，课题组通过进一步研究，在实验上实现了高效四极子声辐射（图
2），并在理论上预言了利用边界条件，实现声波的准直特性（图3）。

该工作得到《自然—通讯》（Nature Communications）审稿人的高度评价，将为实现低频
高指向性的声学器件提供新的思路，在电声设计、水声和超声医学仪器方面有潜在的应用
前景。

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2014-2-17 14:10 上传

最近，南京大学物理学院声学研究所、近代声学教育部重点实验室刘晓宙教授课题组在对
声波辐射控制的实验与理论研究中取得重要突破，该研究成果于2014年1月24日发表在《自
然—通讯》上(Nat. Commun. 5:3188 doi: 10.1038/ncomms4188 (2014))。
http://www.nature.com/ncomms/201 ... ull/ncomms4188.html

众所周知，由于声波的衍射效应，在声源尺度很小的情况下，低频声波几乎没有指向性。
最常见的现象就是，当说话者在讲话时，听者能在正前方，左方，右方，后方任何方向听
到说话者的声音。如何控制低频声波，使其能够在特定的方向和角度上进行传播，是当今
研究的最为棘手的问题之一。该工作提出了一种与众不同的思路，通过在铁块上设计声学
人工微结构，巧妙的将铁块的边界由硬边界变成比空气还“软”的软边界。并在实验上成
功获得了具有偶极子指向性特征的声波辐射（图1）。然而，由于偶极子的辐射效率比单极
子要低很多，为了解决这一难题，实现高辐射效率的偶极子声辐射，课题组通过对材料的
特殊设计，获得了与单极子相同数量级的偶极子辐射效率。

为了获得更好的指向性，课题组通过进一步研究，在实验上实现了高效四极子声辐射（图
2），并在理论上预言了利用边界条件，实现声波的准直特性（图3）。

该工作得到《自然—通讯》（Nature Communications）审稿人的高度评价，将为实现低频
高指向性的声学器件提供新的思路，在电声设计、水声和超声医学仪器方面有潜在的应用
前景。

ncomms4188-f1.jpg (21.41 KB, 下载次数: 1)

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