一种非对称 spoof-流体-spoof 声学波导及其作为 CO$_2$ 传感器的应用
应用物理
2023-10-27 v3 信号处理
摘要
我们研究非对称 spoof-流体-spoof 声学波导中的压力声传播及其在声学气体传感器中的潜在应用。首先，基于谱展开与在合适配置点处各段间连续性的强制，建立一种稳定高效的解析方法用于快速计算色散曲线。该分析通过商用有限元软件得到验证。随后优化波导的几何设计以产生与垂直几何非对称性相关的近平坦色散曲线。波导采用3D打印技术制备，测量结果证实了数值模拟。基于该波导支持的近平坦色散曲线，提出一种CO传感器，可将波导中两点间测得的相位差与波导内气体成分相关联。所提传感器在受控环境中经实验验证，测量结果与计算预测吻合良好。由于快速相位测量，该传感器对噪声与信号记录时长具有鲁棒性，且因依赖第二条近平坦色散曲线而对气体浓度表现出高灵敏度。此外，该传感器无标记且低成本，同时具有快速响应、低维护需求以及可在宽范围CO浓度下测量而无饱和问题的潜力。
引用
@article{arxiv.2305.00815,
title = {An Asymmetric Spoof-Fluid-Spoof Acoustic Waveguide and its Application as a CO$_2$ Sensor},
author = {Nathan Perchikov and Đorđe Vujić and Branimir Bajac and Andrea Alù and Vesna Bengin and Nikolina Janković},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.00815},
year = {2023}
}
备注
21 pages, 12 figures