由于可以实现一些异常的物理效应，声学人工结构引起了人们的广泛关注，成为目前声学研究中的一个热点。声子晶体和声学超常材料均属于声学人工结构的研究范畴。声子晶体是由不同弹性性质的材料周期复合而成的人工结构材料，其内部材料组分的弹性常数、密度等参数呈周期性变化。声子晶体的周期尺寸与声波波长相当时，可以呈现出显著的带隙特性，并可用于实现声波负折射、声聚焦、声准直等。声学超常材料是亚波长尺度范围的人工结构，通过特殊结构的调制来实现奇特的物理效应，如声波异常透射、声隐身、声超级透镜等。本文主要对公牛眼人工结构中的声波异常透射和声能单向传输进行理论和实验研究，讨论了利用可调公牛眼人工结构对声波异常透射进行调控、非对称公牛眼人工结构中的声能单向传输、出射阵列对声波异常透射以及出射声束的准直调控。论文主要由以下五个章节组成:　　第一章为绪论，回顾了声学人工结构有关的实验和理论研究背景，介绍了该领域中的研究内容和进展，并概述了本文研究工作的主要内容。　　在第二章中，具体研究了可调公牛眼人工结构对声波异常透射的调控效应。可调公牛眼人工结构由周期性前置阵列和带狭缝的基底板所组成，前置阵列和基底板之间的距离可以变化。研究发现，当前置阵列和基底板之间的距离变化时，声波异常透射的透射率和共振频率都会随之变化。当前置阵列与基底板距离0.5mm时，此时声波的透射率是传统公牛眼人工结构声波透射率的8.77倍;当前置阵列与基底板距离1.5mm时，声波的透射率几乎为零，此时前置阵列起到一个隔绝声波传输的作用。因此通过调节阵列与基底板之间的距离，可以实现对声波异常透射的调控，调控范围为0-887％。同时，我们发现不仅垂直移动可以调制声波的透射，阵列水平移动也可以实现对声波异常透射的调控。当前置阵列的周期性改变时，声波透射的能量基本上不变，但是透射频率会随之改变。通过改变水的温度可以控制声波异常透射所对应的频率，从而可以起到声学滤波器的作用。公牛眼人工结构所产生的声波异常透射现象可以归结为表面结构引起的局域共振和衍射波和波导的耦合作用，同时，法布里波罗共振也会引起声波异常透射。　　在第三章中，具体研究了非对称公牛眼人工结构中的声能单向传输效应。菲对称公牛眼人工结构为在中间具有狭缝孔的基底板上，以狭缝孔为圆心在其中一面上刻一系列周期性同心圆凹槽，另外一面保持平滑。研究发现，当声波垂直入射到公牛眼人工结构的刻槽面时，在400-450kHz有一个比较明显的透射峰出现;而当声波入射到公牛眼人工结构的无槽面时，没有明显的透射峰出现。所以，非对称公牛眼人工结构可以实现声能的单向传输。当公牛眼人工结构的刻槽周期长度改变时，透射的声能量基本上不变，但是透射频率会随之改变。我们对该结构引起的声能单向传输效应所产生的机制作了分析，归因为声波入射到周期性凹槽结构所产生的相干衍射。为了验证理论分析结果，我们利用自己搭建的实验平台，进行了水中公牛眼人工结构的声单向传输实验，所得实验结果和理论结果有比较好的吻合。　　在第四章中，研究了可调公牛眼人工结构出射端阵列对声波异常透射的影响以及对波束准直聚焦的调节。当在出射端布置一层相同的周期阵列时，通过调节出射端阵列与基底板的距离，同样实现对声波异常透射的调节。当入射端阵列与基底板的距离H1固定为0.5mm时，出射端阵列与基底板的距离H2等于0.5mm时，透射率T为0.4695; H2等于1.5mm时，透射率T为0.3315，两者比值为1.41倍。当入射端阵列与基底板的距离H1固定为1.5mm时，出射端阵列与基底板的距离H2等于0.5mm时，透射率T为0.00678; H2等于1.5mm时，透射率T为0.00131，两者比值为5.18倍。所以出射端阵列可以对声波异常透射进行调控。当入射端阵列和出射端阵列与基底板的距离H1和H2均等于0.5mm时，通过调节声栅阵列的厚度，实现了对声波透射率的调节。研究发现，阵列厚度太薄时不能引起强烈的共振，阵列厚度太厚时影响共振之间的耦合，声波透射率都很低。进一步研究发现在声波透射率最大时，公牛眼人工结构可以产生比较明显的声准直效应。　　最后一章对全文进行了总结和展望。