基于倒置声学黑洞的弹性波汇聚检测研究

传统的嵌入式声学黑洞(ABH)以材料的幂律裁剪方式达到阻抗的变化,实现弹性波的汇聚或控制,但同时也破坏了材料本身结构、减小了材料的刚度,限制了其在检测领域作为增敏结构的应用。本文提出一种倒置粘贴式的ABH结构,在一定范围内其厚度变化符合幂律衰减规律,尺寸小巧,易于粘附于被测物体表面而不破坏被测物。有限元仿真结果显示,倒置ABH在中高频激励下在圆心附近有着7倍左右的弹性波汇聚效果。激光多普勒测振仪扫描测试表明,倒置ABH结构具备良好的弹性波汇聚效果,可将弹性波放大2～4倍。将光纤布拉格光栅(FBG)粘贴在该倒置ABH表面,采用强度解调,构成具有汇聚放大作用的弹性波传感器,在无损检测等方面具备重要的应用价值。