《聲子晶體與光纖聲發(fā)射檢測技術》教學大綱

1、聲子晶體與光纖聲發(fā)射檢測技術 16學時/1學分（一）聲子晶體部分英文譯名：Phononic Crystal應用領域：隔聲、降噪等工程應用領域任課教師：趙言誠 教授教學目的：了解聲子晶體這一新型人工結構功能材料的概念；了解聲子晶體的國內外研究發(fā)展的最新進展；了解聲子晶體的禁帶機理及其特性。教學方式及學時分配：課堂講授6學時；討論課2學時。教學內容：一、聲子晶體概念及其研究動態(tài)1、聲子晶體的概念2、聲子晶體的研究動態(tài)二、聲子晶體的帶隙理論1、聲子晶體的結構2、聲子晶體帶隙理論簡介 三、聲子晶體的特性 1、聲子晶體的禁帶特性 2、聲子晶體的缺陷態(tài)及聲波導特性學生的知識儲備：固體物理，聲學基礎。內容摘

2、要：近年來，聲波在周期性復合材料中傳播的研究及其活躍，自1992年，MMSigalas和ENEconomou在理論上首次證實金(鉛)球在鋁(硅)基體中形成的復合材料存在聲波禁帶后，MSKushwaha等人就明確提出了聲子晶體的概念。十多年來，人們通過材料彈性常數的特定分布和設計，對一維、二維和三維聲子晶體進行了大量研究，同時對于如何利用聲子晶體缺陷結構控制聲的傳播形成聲波導也進行了一些理論與實驗的研究。聲子晶體的這些性質為噪聲和振動的有效控制提供了嶄新的思路和方法，如設計高性能的濾波器及新型的聲學換能器等。圍繞著二維聲子晶體帶隙形成機理以及它的波導和局域特性，利用平面波展開法、平面波展開法結合

3、超原胞法，講授如下內容：1、聲子晶體概念及其國內外研究動態(tài)2、聲子晶體模型的晶體學結構及帶隙理論簡介3、從理想彈性介質的彈性波波動方程出發(fā)，介紹平面波展開法的理論和算法，介紹二維聲子晶體帶隙結構特性；缺陷態(tài)及點缺陷間的耦合特性；位錯缺陷的界面?zhèn)鲗Ｌ匦?；異質結構的聲波導特性。 考核方式：文獻綜述主要參考書目：1、光子/聲子晶體理論與技術溫熙森等編著 科學出版社 2、聲學基礎杜功煥等著 南京大學出版社 3、齊共金，楊盛良，白書欣等基于平面波算法的二維聲子晶體帶結構的研究J. 物理學報，2003，52（3）：668671 4、趙 芳，苑立波.二維復式格子聲子晶體帶隙結構特性J.物理學報.2005,

4、 54(10)： 4511-4516.（二）聲發(fā)射光學檢測技術英文譯名：Optic Acoustic Emission Detection Technology應用領域：無損檢測技術任課教師：梁藝軍 教授教學目的：拓寬學生對于光纖檢測技術的應用思路；了解聲發(fā)射的機理；了解光纖聲發(fā)射檢測技術在無損檢測中的應用；了解光纖聲發(fā)射檢測技術的國內外研究發(fā)展的最新進展。教學方式及學時分配：課堂講授4學時；討論課2學時；實驗演示2學時。教學內容：一、聲發(fā)射機理及其研究意義1、聲發(fā)射的基本概念2、聲發(fā)射機理3、聲發(fā)射的應用領域4、研究意義二、國內外研究現狀1、國外研究進展2、國內研究進展學生的知識儲備：光纖傳

5、感與光纖干涉檢測基本原理。內容摘要：光纖超聲檢測技術是目前國際上智能結構與健康監(jiān)測研究領域中的熱點問題之一。簡述了國內外光纖傳感技術應用于聲發(fā)射檢測研究的進展情況，評述了聲發(fā)射機理及其在各向同性與各向異性介質中的傳輸特性。利用FFT (Fast Fourier Transform，簡稱FFT)方法實現了對聲發(fā)射檢測信號的頻率識別。分別討論了光纖Fizeau、Sagnac和Mach-Zehnder幾種典型的光纖干涉儀用于超聲檢測的基本原理與實驗方案，并且進行了計算機仿真，從而得到了系統的最佳工作狀態(tài)。在Sagnac干涉儀的基礎上，構建了一種新型類Sagnac光纖干涉儀，系統通過分析了這種新型光纖

6、干涉儀的光信號輸出特征，討論了其工作原理，設計了平面環(huán)形光纖傳感器。應用上述光纖傳感系統，對人工大理石中傳輸的超聲波進行了實驗研究，并將實驗結果與仿真結果進行對比分析，表明這幾種光纖傳感器既可以用于表面聲波的檢測，又可以埋入結構中實現聲發(fā)射的檢測?？己朔绞剑何墨I綜述主要參考書目：1、聲發(fā)射（AE）技術的應用（日）滕山邦久編著 馮夏庭譯 冶金工業(yè)出版社 2、聲光信號處理及應用程乃平等著 國防工業(yè)出版社 3、固體板中的非線性蘭姆波賀玲鳳等編著 科學出版社 4、梁藝軍，劉志海，楊軍，苑立波.測量微振動的光纖Sagnac干涉?zhèn)鞲衅鱆.哈爾濱工程大學學報.2006, 28(1): 118-1225、 梁藝軍， 張森， 徐彥德，鄧虎.基于M-Z干涉儀原理的光纖超聲檢測J.光學技術.2006, 32(4): 507-5106、梁藝軍，鄧虎，徐彥德.光纖Fizeau