Page 182 - 《应用声学》2023年第2期

370 2023 年 3 月

20.001 散射和偶极散射后的成像结果，红色实线表示自由
18.001 ӭౝߕ֗Ϧౝߕ ӭౝߕ
空间下考虑了单极散射和偶极散射后的成像结果。
16.001
14.001 由图 11 可见，在有结构的情况下，能准确识别目标
12.001 散射体的 µ 值范围较大，而且成像结果也更稳定。
µ 10.001
这证明了声超透镜确实可以提高散射体远场成像
8.001
的分辨率。
6.001
4.001
2.001 3 结论
0.001
3 5 8 10 13 15 18 20
s/mm 针对 CS 算法与声超透镜结合是否能增强远场
图 10 有声超透镜时不对称 4 cm 分布散射体的成 硬散射体的分辨率，本文建立了基于有限元方法的
像结果 声超透镜模型，在一定程度上展现了 CS 算法的理
Fig. 10 Imaging results obtained by an acoustic
论基础，并以有限元软件作为计算平台进行数值仿
superlens for two rigid scatterers being unsym-
真研究。根据仿真结果可以发现，在有声超透镜时，
metrically separated by an interval 4 cm
并且考虑偶极散射以后，硬散射体的识别突破了CS
对比图9、图10，可以得到随着散射体之间距离 算法的分辨率极限，成像结果变得更好、更稳定，而

的增大，成像结果的分辨性能也在变好。分别对比 且随着两个声源的间距变大，效果在变好；当声源距
图 7、图 9 以及图 8、图 10 可以看出，在同样的距离 离声超透镜较远或者很近时，分辨率较差，只能在较
下，散射体对称分布比不对称分布能在更多的距离 小的 µ值范围内识别得到两个声源位置。通过对称
条件下准确识别出目标，而且准确识别目标散射体 分布散射体与不对称分布散射体结果的对比，可以
的µ值范围也在变大，成像效果更好。 得出对称分布的散射体分辨率比不对称的散射体
通过这 5 幅图可以看出，在考虑了偶极散射以 分辨率更好。
后，能正确识别出目标散射体的µ值范围在变大，成
像结果在变好。
参 考 文 献
2.2.3 自由空间和有声超透镜成像结果对比
图11 为相距 3 cm 对称分布的散射体的成像结 [1] Pohl D, Denk W, Lanz M. Optical stethoscopy: image
果，其中蓝色虚线表示有声超透镜下考虑了单极 recording with resolution λ/20[J]. Applied Physics Let-
ters, 1984, 44(7): 651–653.
[2] Pendry J B. Negative refraction makes a perfect lens[J].
20.001
Physical Review Letters, 2000, 85(18): 3966–3969.
18.001 ܦᡔᤩ᪫
ᒭႀቇᫎ [3] Satoshi K, Atsushi O, Prabhat V. Subwavelength colour
16.001
imaging with a metallic nanolens[J]. Nature Photonics,
14.001
2008, 2(7): 438–442.
12.001
[4] Smith D R, Pendry J B, Wiltshire M C K. Metamaterials
µ 10.001
and negative refractive index[J]. Science, 2004, 305(5685):
8.001
788–792.
6.001
[5] Fang N, Lee H, Cheng S, et al. Sub-diffraction-limited
4.001
optical imaging with a silver superlens[J]. Science, 2005,
2.001
308(5721): 534–537.
0.001
3 5 8 10 13 15 18 20 [6] Zhang S, Yin L, Fang N. Focusing ultrasound with an
s/mm acoustic metamaterial network[J]. Physical Review Let-
图 11 有声超透镜和自由空间时对称 3 cm 分布散 ters, 2009, 102(19): 194301.
[7] Zhou X, Hu G. Superlensing effect of an anisotropic meta-
射体的成像结果
material slab with near-zero dynamic mass[J]. Applied
Fig. 11 Comparison between imaging results ob-
Physics Letters, 2011, 98(26): 263510.
tained with and without an acoustic superlens, [8] Yang X, Jing Y, Yu G, et al. Acoustic superlens us-
where two rigid scatterers being symmetrically ing Helmholtz-resonator-based metamaterials[J]. Applied
separated by an interval 3 cm Physics Letters, 2015, 107(19): 193505.