中国科学家首次制出水下声学隐身毯 并验证其隐身效果

日前,中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室研究员杨军与副研究员贾晗领导的超材料研究组在《科学报告》(Scientific Reports)上在线发表了最新研究成果《水下声学隐身毯的设计与验证》(Design and demonstration of an underwater acoustic carpet cloak)。该项成果首次制备出水下声学隐身毯样品,并实验验证了其隐身效果。

随着近些年声学超材料与变换声学的发展,以控制声传播路径为手段的新型声学隐身器件引起人们极大关注,声学隐身毯便是其中之一。该研究组曾利用穿孔板结构实现了二维空气声隐身毯,并进行了实验验证,成果发表于《应用物理学杂志》(Journal of Applied Physics)。然而,由于水声器件对材料参数的苛刻要求,水下声学隐身毯一直停留在理论仿真阶段。该研究组巧妙地在变换声学中引入了参数弱化因子,以牺牲一定阻抗匹配为代价,制备出水下声学隐身毯样品。实验结果证实体系的声回波信号与平整反射面的声回波信号相一致,成功实现对目标的声隐藏,验证了该隐身毯的有效性。研究中所提出的水下声学隐身毯结构十分简单,且工作效率高,得到同行评审专家的高度认可。该工作为新型声学隐身器件走向实际应用打下了坚实的基础,在未来水下反探测中具有十分重要的应用前景。

论文第一作者是2015级博士生毕亚峰,通讯作者为杨军。该研究得到中科院青年创新促进会、中科院先导专项、国家自然科学基金等项目的资助。

图1. 水下声学隐身毯样品实物照片

图2. 水下声学隐身毯工作示意图(b为入射声场分布;c, d, e分别为平面、凸起散射体和覆盖毯后散射体的回波声场分布)

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