随着社会的发展和科学的进步,为了满足人们对多种功能材料的需求,研究人员的视野逐渐由传统的天然材料拓宽到了人工超构材料。作为其中的重要分支,经典波体系衍生出了与电子晶体所类似的光/声子晶体这一概念,从而为多重波动特性的人工调控提供了新手段。本文着重对基于三组元单元晶胞的人工声学超构材料进行了相关探究,利用其负折射、全反射以及禁带、界面局域态等反常声学特性,设计了包括声学超透镜、声学管状直/弯曲波导以及声学变向/定向传输通道等在内的多功能人工声场调控结构。论文的主要内容包括:1.以三组元单元晶胞为基础设计了多边形超透镜结构,实现了对声波传输波阵面的人工负折射调控,从而令其产生高效率的声波聚焦现象。聚焦点处声压的强弱取决于入射声波的频率,越接近共振频率,声压幅值越高。此外,基于频率与波长的对应关系,利用人工周期多边形透镜结构也可以对出射聚焦点的尺寸大小进行相关调控。2.设计和探究了包括管状直波导、弯曲波导以及杠铃型波导在内的多种人工波导结构。利用入射声波与结构之间的相互作用实现了对传输波阵面的调控,从而降低了传输过程中的声能损耗,提高了远距离声波输运的传播效率。此外,这种人工周期结构的设计有效抑制了弯曲波导结构内部的衍射效应,保护了声波传输波阵面的完整性。3.对基于声学超材料的功能结构进行了相关设计,利用三组元晶胞阵列结构的局域共振特性,实现了包括多角度的变向传输、多路径的均匀传输以及多机制的定向传输等在内的多种声学现象。这一系列声场调控特性的实现,切实有力的证实了人工周期超构材料设计的优越性,为实现无复杂电路及仪器的简单声波定向传输系统提供了新思路。本文对基于人工超构材料的多功能声场调控特性的研究,为高分辨率生物医学成像、远距离声学能量输运、以及多角度声学定向传播等应用提供了良好的借鉴思路及重要的理论支持,也为新型声波器件的设计提供了全新的视角。