声学超表面、涂层、壳体及可移动工具的制作方法

本发明涉及技术声学材料技术领域，特别是涉及一种声学超表面、涂层、壳体及可移动工具。

背景技术：

随着科学技术的发展，一些具有独特声波传输性能的材料越来越受到人们的关注。声学超表面(acousticmetasurface，ams)是指一种由尺寸小于波长的人工谐振单元构成的亚波长层状材料。声学超表面可实现对声波振幅、相位、传播模式等特性的灵活有效调控。特别地是，通过在ams表面上引入梯度变化的透反射相位，ams可以随意地控制透反射声波的波前，从而实现声波偏折、声波汇聚等。

然而，发明人发现，利用传统的声学超表面对声波的透(反)射波的波前进行调控时，往往反(透)射波的波前也会发生相应的扰动。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的声学超表面难以独立地调控声波反射波波前的问题，提供一种改进的声学超表面。

一种声学超表面，其特征在于，包括：

多个第一结构单元；以及，

多个第二结构单元，所述第二结构单元的声波的透射相位和所述第一结构单元的声波的透射相位相同或者相近，所述第二结构单元的声波的反射相位和所述第一结构单元的声波的反射相位不同；

所述多个第一结构单元和所述多个第二结构单元在一面内无序排布。

上述声学超表面，通过在一面内无序排布多个透射相同或者相近而反射不同的所述第一结构单元和所述第二结构单元，可以使声波入射至该声学超表面时反射波相互干涉，反射波的波前改变，且反射波能量杂乱分布在声学超表面反射侧空间的各个方向，而透射波的波前不发生改变，且透射波能量集中在声学超表面透射侧空间的一个方向上，从而实现独立地调控声波反射波波前的效果。

在其中一个实施例中，所述第二结构单元的声波的透射相位和所述第一结构单元的声波的透射相位满足

在其中一个实施例中，所述第二结构单元的声波的反射相位和所述第一结构单元的声波的反射相位满足

在其中一个实施例中，所述第二结构单元的声波的反射系数的模r2和所述第一结构单元的声波的反射系数的模r1满足0.25≤r2/r1≤4。

在其中一个实施例中，所述第一结构单元的有效声折射率的数值与所述第二结构单元的有效声折射率的数值相等，所述第一结构单元的有效声阻抗率比的数值与所述第二结构单元的有效声阻抗率比的数值互为倒数。

在其中一个实施例中，所述第一结构单元包括沿所述声学超表面入射面法线方向依次设置的第一部和第二部，其中，所述第一部与所述第二部的有效质量密度不同和/或有效体积模量不同；

所述第二结构单元包括沿所述声学超表面入射面的法线方向依次设置的第二部和第一部，且所述第二结构单元和所述第一结构单元关于与所述声学超表面的入射面平行的面镜面对称。

在其中一个实施例中，所述第一部和所述第二部分别由不同的单一材料形成。

在其中一个实施例中，所述第一部和所述第二部由同一种单一材料形成，其中，所述第一部远离所述第二部的一侧的形状与所述第二部远离所述第一部的一侧的形状不同。

在其中一个实施例中，所述单一材料包括硅胶、橡胶、软质聚氯乙烯或热塑性弹性体材料中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述第一部和/或所述第二部由至少两种不同材料复合形成。

在其中一个实施例中，所述第一部和/或所述第二部由至少两种不同材料沿所述声学超表面入射面的法线方向排列形成。

在其中一个实施例中，所述第一部和所述第二部均设置为膜层结构。

在其中一个实施例中，所述第一部包括第一基体，所述第二部包括第二基体，所述第一基体的表面或内部设置有第一嵌块，和/或所述第二基体的表面或内部设置有第二嵌块。

在其中一个实施例中，所述第一基体和所述第二基体的材质相同。

在其中一个实施例中，所述第一基体和所述第二基体的材质包括空气、水、硅胶、橡胶、软质聚氯乙烯、热塑性弹性体材料中的至少一种；对应地，所述第一嵌块和所述第二嵌块包括金属嵌块、电介质嵌块或硬质合金。

在其中一个实施例中，所述第一基体和所述第二基体的材质包括轻金属；对应地，所述第一嵌块和所述第二嵌块包括空气、水、硅胶、橡胶、软质聚氯乙烯或热塑性弹性体材料。

本申请还提供一种涂层，包括如前所述的声学超表面。

上述涂层，可以涂覆于声波探测器件的表面，从而既可以通过声波获取目标物体的散射信息又不会暴露声波探测器件的散射信息。

本申请还提供一种壳体，包括如前所述的声学超表面。

上述壳体，可用于制备声波探测器件，从而既可以获取目标物体的散射信息又不会暴露自身的散射信息。

本申请还提供一种可移动工具，包括机身以及覆盖于所述机身表面的如前所述的涂层。

上述可移动工具，具有较低的声波散射截面，从而可以在水下防止被声呐等声波探测器件探测，实现较好的隐身效果。

附图说明

图1(a)-(c)分别为均匀层状结构、梯度声学超表面、独立调控反射波波前声学超表面的透射反射示意图；

图2(a)-(c)为仅由第一结构单元ⅰ形成的均匀结构的示意图、反射侧远场声压幅值图和透射侧远场声压幅值图；

图3(a)-(c)为本申请一实施例的第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ的无序排布示意图、反射侧远场声压幅值图和透射侧远场声压幅值图；

图4为本申请一实施例第一结构单元11和第二结构单元12的结构示意图；

图5为本申请另一实施例第一结构单元21和第二结构单元22的结构示意图；

图6为本申请另一实施例第一结构单元31和第二结构单元32的结构示意图；

图7为本申请另一实施例的第一结构单元41和第二结构单元42的结构示意图；

图8(a)-(d)分别为声波入射至图7所述实施例第一结构单元41和第二结构单元42时的声波透射相位曲线、反射相位曲线、透射率曲线以及反射率曲线；

图9为图7所述实施例的一种无序排布的结构示意图；

图10为声波正入射至仅由第一结构单元41构成的均匀材料时的远场声压幅值图；

图11为声波正入射至图9所述实施例时的远场声压幅值图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统技术中，通常可以借助以下几种结构对声波进行调控：

(1)均匀层状结构

声波入射至均匀层状结构上时，如图1(a)所示，声波将在该结构的多个界面上发生反射。在多个界面发生反射的声波之间会相互干涉从而引发干涉相涨或者干涉相消，其结果表现为声波的透反射率会随频率发生波动。通过改变层状结构的折射率或/和厚度可以调节透反射峰谷的频率范围。例如传统的四分之一波长均匀介质减反膜便是通过反射波的干涉相消实现减反效果；

(2)声学频率选择表面(acousticfrequencyselectivesurface,afss)是一种二维周期阵列结构,具有选择特定频率声波的作用。afss与声波相互作用表现出明显的带通或带阻的滤波特性。由于afss中周期排列的结构单元的晶格常数是亚波长的，因此对声波而言这个表面是均匀的，也可以视为均匀层状结构，因此，可继续参考图1(a)，afss仅对入射声波的透射和反射具有频率选择性，而声波的透反射方向则仍满足传统的斯涅尔定律；

(3)梯度声学超表面

如图1(b)所示，通过梯度声学超表面能够有效地对透反射声波的波前进行剪裁，从而可以有效地控制透反射声波的波前，实现声波偏折、声波汇聚等。

然而，(1)和(2)结构不具备对透反射声波的波前的调控功能，而(3)结构在对透射波或反射波施加相位梯度时，对应的反射波或透射波的波前也会相应地被扰动，即上述三种结构均难以独立地对透反射声波的波前进行调控。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得到的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。

请参考图1(c)，本申请实施例提供一种能够独立地调控反射声波的波前而不会对透射声波的波前造成扰动的声学超表面。声波入射至该声学超表面时，在反射侧反射声波的波前会被改变从而形成漫散射，而透射声波仍能保持入射声波的波前信息，即透射声波的波前不会被该声学超表面影响。

如图2(a)所示，本申请实施例提供一种声学超表面，包括多个第一结构单元ⅰ(图中的阴影方块部分)和多个第二结构单元ⅱ(图中的无阴影方块部分)。

第二结构单元ⅱ的声波的透射相位和第一结构单元ⅰ的声波的透射相位相同或者相近，第二结构单元ⅱ的声波的反射相位和第一结构单元ⅰ的声波的反射相位不同。因此，第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ仍能使入射的声波透射，并使透射声波保持与入射声波相同的波前信息。

多个第一结构单元ⅰ和多个第二结构单元ⅱ在一面内无序排布。具体的，第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ的尺寸可以与入射的声波波长相同或相近，即设置为波长量级或亚波长量级均可。当然，在第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ的尺寸为亚波长量级时，该声学超表面独立调控反射波波前的效果会更佳。

由于第二结构单元ⅱ和第一结构单元ⅰ的反射相位不同，因此将其在一面内无序排布形成本申请的声学超表面后，声波入射至该声学超表面后，在该声学超表面的入射面形成的反射声波会相互干涉，即发生干涉相长或干涉相消，从而使得反射的声波的能量分布不均匀，形成漫散射，此时反射的声波的波前发生改变，无法保持与入射声波相同的波前。

图2(a)提供了一种均匀结构100’，该均匀结构100’仅由第一结构单元ⅰ在一平面内无序排布形成，以与本申请实施例的声学超表面进行对比。如图2(b)所示，声波正入射至均匀结构100’后，反射的声波的能量集中在与正入射相反的方向上，此时反射的声波不会发生干涉，反射声波的波前也不会不发生改变；图2(c)中声波的能量集中在正入射方向，透射的声波的波前也与入射的声波波前保持相同。

图3(a)所示的声学超表面100由8×8个方形结构构成，其中每个方形结构的边长为0.87λ0，λ0为入射的声波在空气中的波长，第二结构单元ⅱ与第一结构单元ⅰ的声波波的透射相位相同(即透射相位差为0)，反射相位差π。利用仿真软件对声波入射至声学超表面100的场景进行模拟，得到声学超表面100的反射侧远场声压幅值图图3(b)和透射侧远场声压幅值图图3(c)，其中声波的入射角为0°(即正入射)，图3(b)和图3(c)中的三维坐标均表示声学超表面100反射侧和透射侧的空间位置坐标。如图3(b)所示，反射的声波的能量朝向四周分散，波前因为反射波的干涉相长或相消而发生改变，无法保持入射的声波波前；继续参考图3(c)，透射的声波能量集中在正入射方向上，可知从第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ透射的声波波前能够与入射的声波波前保持相同，从而可以通过透射声波获取入射声波的波前信息。

需要指出的是，在其他实施方式中，上述第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ的设置位置也可以互换，本申请仅以附图2(a)中的排布方式作为示例。另外，多个第一结构单元ⅰ和多个第二结构单元ⅱ既可以在平面内排布，也可以在曲面或是弯折的面内排布，本申请实施例并不对多个第一结构单元ⅰ和多个第二结构单元ⅱ的排布面的形状进行限制。

在一些实施例中，以图2(a)所示结构为例，第二结构单元ⅱ的声波的透射相位和第一结构单元ⅰ的声波的透射相位满足通过控制第二结构单元ⅱ的声波的透射相位和第一结构单元ⅰ的声波的透射相位满足上述关系，可以使得技术人员通过透射声波获取入射声波的波前信息，同时也可以获取声源的位置信息。具体的，两个结构单元的透射相位差可以是0，0.1π，0.2π，0.3π，0.4π和0.5π。

在一些实施例中，以图2(a)所示结构为例，第二结构单元ⅱ的声波的反射相位和第一结构单元ⅰ的声波的反射相位满足通过控制第二结构单元ⅱ的声波的反射相位和第一结构单元ⅰ的声波的反射相位满足上述关系，可以使反射的声波的能量更为明显地朝向四周分散，从而减小声波在反射侧的散射截面。具体的，两个结构单元的反射相位差可以是0.6π，0.7π，0.8π，0.9π，1.0π，1.1π，1.2π，1.3π和1.4π。

进一步的，在满足上述反射相位的关系式的前提下，第二结构单元ⅱ的声波的反射系数的模r2和第一结构单元ⅰ的声波的反射系数的模r1满足0.25≤r2/r1≤4。通过控制第二结构单元ⅱ的声波的反射率和第一结构单元ⅰ的声波的反射率满足上述关系，可以使反射的声波波的能量在声学超表面的反射侧具有明显的能量分散效果，以进一步减小声波在反射侧的散射截面。具体的，两个结构单元的反射系数的模的比值可以是0.25，0.5,0.75，1.25，1.5，1.75，2，3和4。

另外，不同无序排布方式的声学超表面在实现独立调控反射波波前的效果时对应的透射相位差、反射相位差以及反射系数的模的比值会有不同，技术人员可以根据声波实际需要的透反射系数条件对声学超表面的无序排布方式进行调整。

在一些实施例中，可以通过对材料的有效声折射率n和有效声阻抗率比η的调控来设计前述声学超表面。其中，由声学理论可知，有效声折射率有效声阻抗率比其中，ρ表示材料的有效质量密度，κ表示材料的有效体积模量，ρ0表示参考介质的有效质量密度，κ0表示参考介质的有效体积模量，参考介质可以是空气或水等已知声阻抗率的介质，本申请以空气作为参考介质。

具体的，可以将第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ沿声学超表面入射面的法线方向的厚度设置为相等，同时将第一结构单元ⅰ的有效声折射率的数值n1与第二结构单元ⅱ的有效声折射率n2的数值设置为相等，并使第一结构单元ⅰ的有效声阻抗率比z1的数值与第二结构单元ⅱ的有效声阻抗率比z2的数值互为倒数。从而根据传输矩阵理论，可以得到第一结构单元ⅰ的传输矩阵a1，b1，c1和d1分别为对应的传输矩阵元，δ1表示声波在第一透射单元ⅰ中的纵向声程。可以推知，声波经第一透射单元ⅰ的透射系数反射系数其中η0和ηg分别表示声学超表面的入射侧材料的声阻抗率和出射侧材料的声阻抗率，通常为同一背景材料，例如空气，因此有η0＝ηg。类似地，第二结构单元ⅱ的传输矩阵声波经第二结构单元ⅱ的透射系数反射系数由于两个单元的声折射率相同n1＝n2，可得两个单元中的声程相同，即δ1＝δ2。将δ1＝δ2，z1＝1/z2，分别带入式(a1),(a2),(b1),(b2)可得t1＝t2，r1＝-r2，即此时第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ的透射相位、透射率、反射率均相同，而反射相位差π，满足前述声学超表面的反射波波前的独立调控要求。

进一步的，通过选取自然界中两种合适的均匀材料，也能够实现第一结构单元ⅰ的声折射率的数值与第二结构单元ⅱ的声折射率的数值相等，以及第一结构单元ⅰ的声阻抗率比的数值与第二结构单元ⅱ的声阻抗率比的数值互为倒数。

在一些实施例中，第一结构单元ⅰ包括沿声学超表面入射面法线方向依次设置的第一部和第二部，其中，第一部与第二部的有效质量密度不同和/或有效体积模量不同；第二结构单元ⅱ包括沿声学超表面入射面的法线方向依次设置的第二部和第一部，且第二结构单元ⅱ和第一结构单元ⅰ关于与声学超表面的入射面平行的面镜面对称。此处声学超表面的入射面是指声学超表面上的声波射入面。例如，当第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ为方形体时，该入射面可以由多个第一结构单元ⅰ和多个第二结构单元ⅱ的射入面排布形成；当第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ为球体时，该入射面可以由多个第一结构单元ⅰ和多个第二结构单元ⅱ的射入部位处的切面排布形成；当第一结构单元ⅰ和第二结构单元ⅱ为异形体时，该入射面同样可以由多个第一结构单元ⅰ和多个第二结构单元ⅱ的射入部位处的切面排布形成。

具体的，第一结构单元ⅰ包括多种形式，例如图4至图7所示的第一结构单元11、21、31和41，其中第一结构单元11、21、31和41分别具有声波射入面p11、p21、p31和p41，对应的第二结构单元ⅱ也包括多种形式，例如图4至图7所示的第二结构单元12、22、32和42，其中第二结构单元12、22、32和42分别具有声波射入面p12、p22、p32和p42。

如图4所示，第一结构单元11由两种具有不同质量密度和/或不同磁导率的材料沿声学超表面入射面的法线方向排列形成，此时第一部1和第二部2分别为具有不同质量密度和/或不同体弹性模量的单一材料，对应的，第二结构单元12由第二部2和第一部1沿声学超表面入射面的法线方向排列形成，其中多个射入面11和多个射入面12排布形成声学超表面的入射面(以下各实施例声学超表面入射面的形成方式与本实施例类似，故不再赘述)。从而，根据传输矩阵理论，可以得到第一结构单元11的传输矩阵a1，b1，c1和d1分别为对应的透射矩阵元且均与第一部1和第二部2的质量密度和体弹性模量有关，可以推知，声波经第一结构单元11后的透射系数反射系数其中η0和ηg分别表示声学超表面的入射侧材料的阻抗和出射侧材料的阻抗；同样结合前述条件，可以推知第二结构单元12的传输矩阵为进一步得到声波经第二结构单元12后的透射系数反射系数由于背景介质通常为空气或水等均匀材料，因此有η0＝ηg，进而可知，第一结构单元11与第二结构单元21的透射系数相同而反射系数不同。具体的，可以是第一结构单元11与第二结构单元21的反射相位不同，或是第一结构单元11与第二结构单元21的反射系数的模以及反射相位均不同。

在一些实施例中，如图5所示，第一结构单元21与第二结构单元22由同一种单一材料形成，且第一部远离第二部的一侧的形状与第二部远离第一部的一侧的形状不同。以图5所示为例，该单一材料可以是一梯形材料，第一结构单元21中，该梯形材料的下底面为声波的射入面p21，上底面为声波射出面，此时第一结构单元21的第一部即为包括声波射入面p21的一部分，对应的，第二部即为包括声波射出面的另一部分。对应的，第二结构单元22中，该梯形材料的上底面为声波的射入面p22，下底面为声波射出面。通过传输矩阵理论，同样可以证明第一结构单元21与第二结构单元22的透射系数相同而反射系数不同。可以理解的是，该单一材料的形状也可以是三角形、扇形等其他形状，本实施例并不对该单一材料的具体形状进行限制。

在一些实施例中，上述单一材料均可以选用质量密度较小的材料，例如可以是硅胶、橡胶、软质聚氯乙烯或是热塑性弹性体材料中的至少一种。进一步的，上述单一材料可以是硅胶、橡胶、软质聚氯乙烯或是热塑性弹性体材料。

在一些实施例中，第一部和/或第二部可以由至少两种不同材料复合形成，从而使得第一部的有效质量密度与第二部的有效质量密度不同和/或第一部的有效体积模量与第二部的有效体积模量不同。复合材料的有效参数可以依据对应的适用条件，通过声学中的有效介质理论进行计算。

如图6所示，第一结构单元31的第一部和第二部分别由多种具有不同质量密度和/或体弹性模量的材料沿声学超表面入射面的法线方向排列形成，即由材料1、材料2…材料n-1、材料n的排列形成第一结构单元31，对应的，第二结构单元32则由材料n、材料n-1…材料2、材料1的形式排列而成。同样，可以通过传输矩阵理论证明第一结构单元31与第二结构单元32对声波的透射系数相同而反射系数不同。本实施例中，第一部和第二部的有效质量密度和有效体积模量可以通过有效介质理论计算得到。

进一步的，本实施例的第一部和第二部均设置为膜层结构，如此方便涂布在机器设备表面。涂布有该膜层结构的机器具有较低的声波散射截面，从而可以在获取外界入射声波的波前信息同时，对反射声波的波前信息进行调控，进一步的，可以实现自身位置的隐藏。

在一些实施例中，第一结构单元41的第一部包括第一基体411，第二部包括第二基体412，第一基体411的表面或内部设置有第一嵌块，和/或第二基体412的表面或内部设置有第二嵌块。以图7所示为例，第一基体411内部无嵌块，第二基体内部设置有嵌块4121，此时嵌块4121可以设于第二部中的任意位置，其数量也可以是多个。当然，也可以在第一基体411内部设置第一嵌块，并在第二基体412内部设置第二嵌块，此时第一嵌块与第二嵌块的形状和/或材质不同，或是二者在第一基体411与第二基体412中的位置使第一部形成非对称结构。另外，由于金属颗粒在纳米加工技术中已有广泛地使用，因此嵌块4121也可以是硬度较高的硬质嵌块，例如铝块、铁块、铜块等。

进一步的，第一部远离第二部的一侧为入射侧，第二部远离第一部的一侧为出射侧，入射侧的形状和出射侧的形状可以相同。以图7所示为例，第一基体411即为第一部，第二基体412即为第二部，第一结构单元41设置为长方体，嵌块4121同样设置为长方体，第二结构单元42与第一结构单元41关于与声学超表面的入射面平行的面m镜面对称。该实施例中，平面m设置为第一基体411和第二基体412的分界面且经过第一结构单元51的中心。

在一些实施例中，第一基体411的材质可以与第二基体412的材质可以是空气、水、硅胶、橡胶、软质聚氯乙烯、热塑性弹性体材料中的至少一种；对应地，第一嵌块和第二嵌块包括金属嵌块、电介质嵌块或硬质合金。另一些实施例中，第一基体411和第二基体412的材质还可以是轻金属；对应地，第一嵌块和第二嵌块可以是空气、水、硅胶、橡胶、软质聚氯乙烯或热塑性弹性体材料。因此，本实施例并不对第一基体411、第二基体412以及对应的第一嵌块和第二嵌块的材质作出具体限定，只需在选取制备材料时使第一基体411与第一嵌块的硬度不同，以及第二基体412与第二嵌块的硬度不同即可。

以下将对基体材料为硅胶的第一结构单元41以及对应的第二结构单元42组成的声学超表面进行声波的入射模拟。其中，嵌块4121设置为底面(即x-z面)长宽均为4cm、高(即y方向)2.5cm的长方体，第一结构单元41设置为底面长宽均为5cm、高10cm的长方体，由于第二结构单元42与第一结构单元41关于平面m镜面对称，因此其结构与第一结构单元41相同，故不再赘述。

图8(a)-(d)分别示出了第一结构单元41和第二结构单元42的透射相位曲线、反射相位曲线、透射率曲线以及反射率曲线，图中第一结构单元41的透反射情况由灰色实线示出，第二结构单元42的由灰色虚线示出。具体的，图8(a)和图8(b)的纵坐标分别表示透射相位和反射相位的角度，横坐标均表示工作频率，可以看到，第一结构单元41和第二结构单元42的透射相位在不同频率情况下基本相同，而反射相位在不同频率情况下显示出较大差别，其中在10khz频率下，二者的反射相位差达到180°；图8(c)和图8(d)的纵坐标分别表示透射率和反射率的百分比，横坐标均表示工作频率，可以看到，在工作频率为10khz的情况下，第二结构单元42与第一结构单元41的反射率比约为1，对应的反射系数的模的比为1。

如图9所示，将多个第一结构单元41(带阴影的方格)与多个第二结构单元42(无阴影的方格)在x-z平面内以一种随机无序的方式排布后，得到声学超表面200。利用仿真软件comsol对声学超表面200进行远场辐射模拟，其中，入射声波的频率为10khz，该频率声波下第一结构单元41和第二结构单元42的反射相位差为180°(即π)，声波沿-y方向正入射至x-z平面。

首先，作为对比，将仅由第一结构单元41构成的均匀结构平放在x-z平面内，声波以y方向正入射，得到图10，图10中内圈表示归一化声压幅值小于0.5的区域，外圈表示归一化声压幅值小于1的区域。可以看到声波在透射侧(即图10的右侧)和反射侧(即图10的左侧)均具有较大的能量集中区域，其中反射声波在反射侧的声压幅值最大值为0.369，此时透射声波和反射声波均能保持入射声波的波前信息；接着，将声学超表面200平放在x-z平面内，声波沿y方向正入射至声学超表面200，得到图11，可以看到，透射声波在透射侧仍具有较大的能量集中区域，而反射声波则在反射侧形成了杂乱的反射，其中反射声波在反射侧的声压幅值最大值为0.105，减小到了图10中均匀结构反射声波的声压幅值最大值的28.5％，对应的声波能量减小至均匀结构的8.1％，表明此时透射声波仍能保持入射声波的波前信息，而反射声波则会发生干涉形成漫散射，其波前信息发生改变，从而实现对反射声波波前的独立调控。

对应前述第一结构单元和第二结构单元的透射相位差、反射相位差以及反射系数的模的比值的关系式可知，上述声学超表面200对反射声波波前的独立调控功能还具有宽频的效果。

本申请还提供一种涂层，包括如前文所述的声学超表面。

上述涂层，可以涂覆于声波探测器件的表面，从而既可以通过声波获取目标物体的位置信息又不会暴露自身的位置信息。其中声波探测器件可以是声呐。

本申请还提供一种壳体，包括如前文所述的声学超表面。

上述壳体，可用于制备声波探测器件，从而既可以获取目标物体的位置信息又不会暴露自身的位置信息。其中前文所述的声波探测器件可以是声呐。

本申请还提供一种可移动工具，包括机身以及覆盖于机身表面的如前文所述的涂层。

上述可移动工具，具有较低的声波散射截面，从而可以在水下防止被声呐等声波探测器件探测，实现较好的隐身效果。具体的，该可移动工具可以是潜艇、邮轮或是航母等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。