CN109342575A - 弹性波偏振系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弹性波偏振系统，包括：组合成预定形状的多个弹性波偏振模块，用于从混合弹性波中分离得到出面横波和面内偏振波；其中，各弹性波偏振模块包括至少六个弹性单元，所述弹性单元包括多个电磁铁吸盘和一框架，所述框架的上部、中部和下部上各设置有一圆片；由于所述电磁铁吸盘在所述圆片上放置的数量不同，所述弹性单元的工作模式不同，所述电磁铁吸盘有三种工作模式。本发明通过对超材料弹性单元进行阵列组装，然后对阵列中每个弹性单元选择合适的模式，可以灵活地实现从混合弹性波中分离出同一频率的不同偏振方向的弹性波。

Description

弹性波偏振系统

技术领域

本发明涉及弹性波偏振领域，尤其涉及一种弹性波偏振系统。

背景技术

作为工程中的主角-弹性波，其偏振性能一直备受关注，并且应用于地质勘探，地震学研究以及工程工业设计等多种领域。然而，线性偏振弹性波的获取与分离一直是一个挑战。例如，在无损检测中，发射纯净的横波或纵波来检测被测物体至今尚未实现，因而测量总是存在一定的误差。因为相比于电磁波，弹性波不仅存在横波，还存在纵波成分，并且弹性波在传播的过程中，横波与纵波进行相互转换，所以纵波与横波总是相互耦合，相比较电磁波来说难处理得多。弹性波偏振片的在物理实体上的实现一直是一个挑战。

在传统固体材料中，弹性波的横波成分与纵波成分通常是耦合在一起的，无法将不同偏振分量从混合的弹性波中分离出来。近年来，弹性超材料逐渐兴起，被用来操控弹性波的传播。通过适当的结构设计，弹性超材料可以表现出负质量、负模量等性质，也为解决弹性波复杂的偏振特性带来曙光。最近的研究基于局域共振的原理设计了一种弹性超材料，其打破了局域共振子的对称性，使得不同振动方向的偏振弹性波的带隙产生分离，即不同偏振波的带隙处于不同的频段，从而可以实现对带隙频段内的偏振波进行控制。但是这种非对称的超材料存在一些不可忽视的缺点。首先，在给定的带隙频段内，以上所提到的超材料只能分离出一种类型弹性偏振波。例如，若给定的频率处于纵波带隙，纵波无法传播，该结构则只能分离出横波；反之，则只能分离出纵波。这些超材料无法灵活的获取同一频率下的纵波或横波，即没有实现真正意义上的弹性波偏振片，只是存在一定的偏振性能。其次，这些超材料的单元结构形式皆是固定的，也就意味着其可以控制的波的种类以及频率范围都是不可变的，结构的整体表现比较单一化，这很大程度上降低了其使用价值。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种弹性波偏振系统，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种弹性波偏振系统，包括：

组合成预定形状的多个弹性波偏振模块，用于从混合弹性波中分离得到出面横波和面内偏振波；

其中，各弹性波偏振模块包括至少六个弹性单元，所述弹性单元包括多个电磁铁吸盘和一框架，所述框架的上部、中部和下部上各设置有一圆片；由于所述电磁铁吸盘在所述圆片上放置的数量不同，所述弹性单元的工作模式不同，所述电磁铁吸盘有三种工作模式。

在本发明的一些实施例中，所述框架的上部、中部和下部分别设置有一上圆片、中圆片和下圆片；所述电磁铁吸盘的数目为8，

由于所述电磁铁吸盘在所述圆片上的摆放数量不同，所述弹性单元的工作模式不同，指：

所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有三个电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有一电磁铁吸盘，所述弹性单元处于第一模式，在面内波禁带内，该弹性单元从所述混合弹性波中分离得到出面横波；

所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有两个电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有两个电磁铁吸盘，所述弹性单元处于第二模式，该模式出现全禁带，使得该弹性单元无法传播所述混合弹性波；

所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有一电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有三个电磁铁吸盘，所述弹性单元处于第三模式，在出面禁带内，该弹性单元从所述混合弹性波中分离得到面内偏振波；

第一模式的面内禁带、第二模式的全禁带以及第三模式的出面禁带相互重叠时，第一模式传播出面横波，第三模式传播面内偏振波。

在本发明的一些实施例中，所述中圆片通过四根矩形截面梁与所述框架连接，上圆片和下圆片通过两个圆形截面梁与所述框架连接。

在本发明的一些实施例中，每根圆形截面梁的弯曲刚度为四根矩形截面梁的总弯曲刚度的1/2，矩形截面梁和圆形截面梁的弯曲刚度满足公式K＝l³/3EI，其中l为矩形截面梁或者圆形截面梁的长度，E为矩形截面梁或者圆形截面梁的弹性模量，I为矩形截面梁或者圆形截面梁的惯性矩，矩形截面梁的惯性矩为I_R＝bh³/12，其中b为矩形截面的宽度，h为矩形截面的高度，所述圆形截面梁的惯性矩为I_C＝πd⁴/64，其中d为圆形截面的直径，四根矩形截面梁的总的弯曲刚度为K_C＝4l³/3EI_c。

在本发明的一些实施例中，所述电磁铁吸盘的半径与所述圆片的半径相同。

在本发明的一些实施例中，组成所述框架的每根梁的刚度大于每根所述圆形截面梁与矩形截面梁的刚度。

在本发明的一些实施例中，每根所述圆形截面梁的弯曲刚度为K_C/2。

在本发明的一些实施例中，所述预定形状为二维形状。

在本发明的一些实施例中，所述弹性波偏振系统还包括一控制模块，用于控制所述弹性单元的三种工作模式，以及各电磁铁吸盘的电流的开断；优选地，所述控制模块包括：

多个单片机，各单片机分别与一弹性单元连接，且对应一物理地址；

RS485转换器，用于将单片机中传输的RS232信号转换为RS485信号；

485组网单元，用于将所述RS485转换器的RS485信号进行整合，进而整合所有单片机，使得所有单片机同时与外界通信；

模式选择单元，通过485组网单元控制所有单片机，该模式选择单元包括选择四种不同颜色的按钮分别控制所述弹性单元的三种工作模式以及电磁铁吸盘的电流的开断，所述按钮控制与该按钮的物理地址一致的单片机。

在本发明的一些实施例中，各电磁铁吸盘分别外接一开关，所述开关用于控制所述电磁铁吸盘的电流通断。

(三)有益效果

本发明的弹性波偏振系统，相较于现有技术，至少具有以下优点：

1、每个超材料弹性单元有三种可调节的模式：第一模式，可以从所述混合弹性波中分离得到出面横波；第二模式，无法传播所述混合弹性波；第三模式，可以从所述混合弹性波中分离得到面内偏振波。由此通过对弹性单元进行阵列组装，然后对阵列中每个弹性单元选择合适的模式，可以实现从混合弹性波中分离出同一频率的不同偏振方向的弹性波。现有技术未实现弹性波偏振片，因此本发明的出现填补了弹性波领域偏振器技术的空缺。

2、本发明不仅可以将面内波与出面波分开，同时也可以将面内波中不同偏振方向的弹性波以及面内纵波与面内横波进行分离，这是以往技术无法实现的。

3、本发明的超材料弹性单元的可调节性打破了以往超材料结构固定、表现单一、应用匮乏的状态，实现了灵活控制超材料排布、灵活改变超材料性能、灵活获取各类弹性偏振波的特点，大大拓宽了弹性超材料的应用前景。

4、本发明实现了对超材料的智能化控制，仅仅通过控制外界软件，便可以便捷的切换超材料的工作状态，极大的提高了超材料的工作效率与利用价值。

5、本发明在实现偏振技术之外，同时拓宽了超材料的带隙范围，解决了以往单一构型带隙窄的问题。本发明通过切换三种模式，出面带隙与面内带隙呈现出依次下降和依次上升的特点，对单一构型的单一频带来说，具有较大改进。

6、各电磁铁吸盘可以分别外接一开关，该系统也可以通过一控制模块，控制各电磁铁吸盘的电流通断，从而实现电磁铁吸盘的工作模式的选择。

附图说明

图1为本发明实施例的弹性单元的结构示意图；

图2为本发明实施例的八面体框架的结构示意图；

图3为本发明实施例的控制模块的结构示意图；

图4为本发明实施例的工作过程示意图。

图5为本发明实施例1的弹性波偏振系统的结构示意图；

图6为图5的具体实施示意图；

图7为本发明实施例2的弹性波偏振系统的结构示意图；

图8为图7的第一模式的具体示意图；

图9为图7的第三模式的具体实施示意图；

【符号标记】

1-弹性单元

11-框架

12-电磁铁吸盘

111-圆片

112-矩形截面梁

113-圆形截面梁

2-弹性波偏振模块

3-控制模块

31-单片机

32-RS485转换器

33-485组网单元

34-模式选择单元

具体实施方式

现有技术中无法灵活地获取同一频率下的纵波或横波，即没有实现真正意义上的弹性波偏振片，只是存在一定的偏振性能，有鉴于此，本发明提供了一种可调的具有偏振片效应的弹性超材料，对于获取和操纵弹性波具有重要意义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供了一种弹性波偏振系统，包括：

组合成预定形状的多个弹性波偏振模块2，用于从混合弹性波中分离得到出面横波和面内偏振波；

各弹性波偏振模块2包括至少六个弹性超材料的弹性单元1(单胞)，所述弹性单元1包括多个电磁铁吸盘12和一框架11，所述框架11的上部、中部和下部上各设置有一圆片111即上圆片、中圆片和下圆片；由于所述电磁铁吸盘12在所述圆片111上的摆放数量不同，所述弹性单元1的工作模式不同。

弹性单元1共有三种工作模式，每种工作模式存在两个独立的局域共振系统，使得每个工作模式在低频下可产生两种独立的弹性波带隙。这两种带隙分别对应两种振动方向相互垂直的弹性波，在二维结构中表现为面内带隙与出面带隙。切换单元模式时，两种带隙的位置随之改变，不同振动方向的弹性波在不同模式下则表现出不同的传播状态。

以下将以8个圆柱形电磁铁吸盘12、3D打印的八面体框架11(如图2所示)，为例进行解释说明。

该圆柱形电磁铁吸盘12的弹性模量优选为1～2GPa，圆柱形电磁铁吸盘12的弹性模量优选为180～200Gpa，由此该弹性单元1的性能更显著。

这三种工作模式与电磁铁吸盘12与所述圆片的摆放位置的关系具体为：

当所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有三个电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有一电磁铁吸盘时，所述弹性单元1处于第一模式(模式1)，该弹性单元1具有较高较窄的出面带隙和较低较宽的面内带隙。在频率处于面内带隙中时，该单元从所述混合弹性波中分离得到出面横波；

当所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有两个电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有两个电磁铁吸盘时，所述弹性单元1处于第二模式(模式2)，该弹性单元1相比于第一模式，出面带隙下降，带宽增加；面内带隙上升，带宽减小；两者相遇出现完全带隙，在此带隙内，无法传播所述混合弹性波；

当所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有一电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有三个电磁铁吸盘时，所述弹性单元1处于第三模式(模式3)，该弹性单元1具有较低较宽的出面带隙和较高较窄的面内带隙。在频率处于出面带隙中时，该单元从所述混合弹性波中分离得到面内偏振波(面内横波和面内纵波)。

三种模式中，由于第一模式的面内带隙和第三模式的出面带隙较宽，与第二模式的全禁带频段发生重合。因此，在弹性波处于重合频段时，第一模式只能传播出面波，第三模式只能传播面内波，第二模式则起到完全隔绝弹性波的作用。

其中，电磁铁吸盘12的半径与圆片的半径相同。每个框架11中，上下两个圆片各粘接一个电磁铁吸盘，中间圆片两侧各粘接1个电磁铁吸盘，剩下的4个电磁铁吸盘两两分布在八面体框架11的两侧。八个电磁铁吸盘12的正负极方向一致，即相邻两个电磁铁吸盘12之间正负极相对。从上到下给八个电磁铁吸盘12编号，依次为①，②，③，④，⑤，⑥，⑦，⑧。

给①，②，⑦，⑧号电磁铁吸盘供电时，①号吸附②号电磁铁吸盘，⑧号吸附⑦号电磁铁吸盘。由于电磁铁吸盘的内部铁芯以及外部包覆材料均为铁磁性材料，所以②号吸附③号电磁铁吸盘，⑦号吸附⑥号电磁铁吸盘，弹性单元1呈现出上下两端各三个电磁铁吸盘，①，②，③和⑥，⑦，⑧；中间两个电磁铁吸盘，④和⑤。

当给①，④，⑤，⑧号电磁铁吸盘供电时，单胞呈现出上下两端各两个电磁铁吸盘，①，②和⑦，⑧；中间四个电磁铁吸盘，③，④和⑤，⑥。

当给③，④，⑤，⑥号电磁铁吸盘供电时，单胞呈现出上下两端各一个电磁铁吸盘，①和⑧；中间六个电磁铁吸盘，②，③，④和⑤，⑥，⑦

三种对称的吸附状态得以实现，分别用模式1、模式2和模式3表示。

模式1、模式2和模式3中，上下部分的电磁铁吸盘与圆形截面梁113、中间电磁铁吸盘与矩形截面梁112形成了两种局域共振系统。在本发明实施例中，八面体框架11的每根梁(外部梁)的刚度大于内部每根圆柱梁与矩形梁的刚度，即外部梁横截面尺寸大于内部梁横截面尺寸，优选为外部横截面积为内部的2倍以上，以保证内部局域共振系统的形成。低频下，这两种局域共振系统与弹性波相互作用，产生了两种偏振化的带隙，分别对应振动方向平行于八面体中性面的弹性波和垂直于中性面的弹性波。在二维组装中，分别称为面内带隙与出面带隙。当从模式1切换到模式2、模式3时，上下振子的质量减少，面内带隙位置上移；中间振子的质量增加，出面带隙位置下移。因此模式1有最低的面内带隙，模式3有最低的出面带隙。对于模式2，面内带隙与出面带隙位置重叠，出现完全带隙，即在此频段，纵波与横波都无法通过。本发明实施例中，每根圆形截面梁113的弯曲刚度约为K_C的1/2，保证了模式1的面内带隙与模式3的出面带隙位置出现重叠，并且与模式2的完全带隙发生部分重叠，为后续偏振波分离做准备。例如，当弹性波频率处在模式1的面内带隙与模式3的出面带隙区域时，出面横波只在模式1中传播，面内偏振波只在模式3中传播。因此通过切换单胞模式，即可实现分离出不同偏振方向的弹性波。

每根圆形截面梁113的弯曲刚度约为四根矩形截面梁112的总弯曲刚度的1/2。矩形截面梁112和圆形截面梁113的弯曲刚度满足公式K＝l³/3EI，其中l为梁的长度，E为梁的弹性模量，I为梁的惯性矩。矩形截面梁112惯性矩为I_R＝bh³/12，其中b为矩形截面的宽度，h为矩形截面的高度。圆形截面梁113惯性矩为I_C＝πd⁴/64，其中d为圆形截面的直径。四根矩形截面梁112的总的弯曲刚度为K_C＝4l³/3EI_c。八面体外部梁的横截面优选为矩形，方便后续的单元之间进行连接扩展。

所述弹性波偏振系统优选为二维形状的组装，例如沿八面体框架11的中心正方形的两邻边进行周期扩展，每个方向扩展单元优选为6个以上。弹性单元1存在三种可选择的模式，组装体中不同的模式方式，则不同偏振方向的弹性波表现出不同的传播状态。根据所需要分离出的弹性波偏振状态，设置所需传播路径上并选择对应的单元模式，以形成偏振波导，波导中则可传导出所需要的偏振波。本发明给出了两种扩展形状，三角形结构和正方形结构，其余扩展形状的具体实施本发明不再赘述。

一般来说，各弹性单元1中每个电磁铁12可以外接一开关，控制所述电磁铁吸盘12的电流通断，从而实现各电磁铁吸盘12的模式选择和切换。

此外，为了实现更高程度的自动化控制，该弹性波偏振系统还可以包括：控制模块3，其用于控制弹性波偏振模块2中各个单元的模式，如图3所示，该控制模块3可以包括：

单片机31、RS485转换器32、485组网单元33和模式选择单元34；

一个单片机31连接一个单胞。通过对单片机31赋予物理地址，其可以接收电脑指令，来控制单胞中8个电磁铁吸盘12电流的通断。

由于单片机的数量比较多，实际上每个单片机都有一个RS232串口线，用于实现电脑和单片机的通信。但是电脑只有一个RS232接口，无法实现同时控制所有单片机。所以，采用应RS485组网技术。因此单片机还包括RS485转换器32，用于将RS232信号转换为RS485信号，为485组网单元33做准备。

485组网单元33根据RS485信号将所有的单胞对应的单片机31连接一起，为连接所有单片机与外界的桥梁，实现所有单片机31同时与外界(例如电脑)进行通讯。模式选择单元34中设定了三种模式选择指令以及一种断电指令，用三种不同颜色的按钮表示这三种模式，断电指令则用另一种颜色表示。每个原始按钮的模式可以从这四种颜色中进行选择。三种模式指令分别对应单胞的模式1、模式2和模式3，模式选择单元34中每个按钮被赋予了物理地址，与其具有相同物理地址的单片机31将接收来自按钮的指令。单片机31执行对应的指令控制单胞中电磁铁吸盘12电流的通断，从而实现单胞所需要的模式。模式选择单元34的控制面板设计本发明不作要求。

如图4所示，具体操作流程为：

(1)单片机接通电源，选择模式后为电磁铁吸盘供电。

(2)设计传播路径，并分别为弹性波偏振模块中的每个弹性单元选择模式。

(3)单片机执行指令，控制单胞中电磁铁吸盘电流的通断，弹性波偏振模块呈现出所设计的模式排布。

(4)调控单胞的模式，实时控制弹性单元的模式，获取所要分离的偏振波。

以下将结合图5至图9，对实施例1和实施例2进行详细说明。

请参照图5和图6，在实施例1中，多个弹性波偏振模块组合成二维形状的平面三角形阵列，从而分离三种振动方向的弹性波。

如图1，弹性单元组合成平面等腰直角三角形阵列，斜边中心为一均质板(白色)，该等腰直角三角形的两直角边分别与3个单胞相连。中间设置一条路径，单胞选择为模式1；两侧设置两条垂直的路径，对应的单胞选择为模式3；剩余单胞选择为模式2。在均质三角板上施加99Hz的、含有x、y和z三个方向振动的简谐激励。99Hz处在模式2的完全带隙中、模式1的面内带隙和模式3的出面带隙中。可以得到，x方向振动的偏振弹性波只沿x方向的模式3的路径传播，y方向振动的偏振弹性波只沿y方向的模式3的路径传播，即分离出面内波中两类相互垂直的偏振分量；z方向振动的偏振弹性波只沿中间的模式1的路径传播，即出面横波。因此构型实现了三种相互正交的弹性波的分离。

其中，x和y方向为面内方向，z方向为出面方向。1，2和3分别表示模式1、模式2和模式3。施加x，y，z三个方向的激励，施加的弹性波频率在模式1的面内带隙，模式3的出面带隙，模式2的完全带隙内。模式1中只传播出面横波；模式2中弹性波无法传播；并且在模式3路径两端为模式2的情况下，模式3中只传播面内纵波。因此，x方向的面内偏振分量只在x方向的波导中传播，y方向的面内偏振分量只在y方向的波导中传播，z方向的出面横波只在z方向的波导中传播，实现了对三种不同偏振方向的弹性波的分离。

请参照图7至图9，在实施例2中，多个弹性波偏振模块组合成二维形状的平面正方形阵列，从而分离面内和出面振动方向的弹性波。

10×10个单胞组成二维正方形阵列，在一侧中间两个单元宽度上(黑色位置)施加92Hz的x、y与z三个方向的混合简谐激励。当中间2×10个单元选择为模式1，其他单元选择为模式2时，弹性波只在模式1所在的通道内传播，并且只传播沿y方向振动的偏振波即出面横波。当中间2×10个单元选择为模式3，其他单元选择为模式2时，弹性波只在模式3所在的通道内传播，并且只传播z方向振动的偏振波即面内偏振波。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹性波偏振系统，包括：

组合成预定形状的多个弹性波偏振模块，用于从混合弹性波中分离得到出面横波和面内偏振波；

其中，各弹性波偏振模块包括至少六个弹性单元，所述弹性单元包括多个电磁铁吸盘和一框架，所述框架的上部、中部和下部上各设置有一圆片；由于所述电磁铁吸盘在所述圆片上放置的数量不同，所述弹性单元的工作模式不同，所述电磁铁吸盘有三种工作模式。

2.根据权利要求1所述的弹性波偏振系统，其中，所述框架的上部、中部和下部分别设置有一上圆片、中圆片和下圆片；所述电磁铁吸盘的数目为8，

由于所述电磁铁吸盘在所述圆片上的摆放数量不同，所述弹性单元的工作模式不同，指：

所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有三个电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有一电磁铁吸盘，所述弹性单元处于第一模式，在面内波禁带内，该弹性单元从所述混合弹性波中分离得到出面横波；

所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有两个电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有两个电磁铁吸盘，所述弹性单元处于第二模式，该模式出现全禁带，使得该弹性单元无法传播所述混合弹性波；

所述上圆片的下方、和下圆片的上方各吸附有一电磁铁吸盘，所述中圆片的上方和下方各吸附有三个电磁铁吸盘，所述弹性单元处于第三模式，在出面禁带内，该弹性单元从所述混合弹性波中分离得到面内偏振波；

第一模式的面内禁带、第二模式的全禁带以及第三模式的出面禁带相互重叠时，第一模式传播出面横波，第三模式传播面内偏振波。

3.根据权利要求2所述的弹性波偏振系统，其中，所述中圆片通过四根矩形截面梁与所述框架连接，上圆片和下圆片通过两个圆形截面梁与所述框架连接。

4.根据权利要求1所述的弹性波偏振系统，其中，每根圆形截面梁的弯曲刚度为四根矩形截面梁的总弯曲刚度的1/2，矩形截面梁和圆形截面梁的弯曲刚度满足公式K＝l³/3EI，其中l为矩形截面梁或者圆形截面梁的长度，E为矩形截面梁或者圆形截面梁的弹性模量，I为矩形截面梁或者圆形截面梁的惯性矩，矩形截面梁的惯性矩为I_R＝bh³/12，其中b为矩形截面的宽度，h为矩形截面的高度，所述圆形截面梁的惯性矩为I_C＝πd⁴/64，其中d为圆形截面的直径，四根矩形截面梁的总的弯曲刚度为K_C＝4l³/3EI_c。

5.根据权利要求1所述的弹性波偏振系统，其中，所述电磁铁吸盘的半径与所述圆片的半径相同。

6.根据权利要求3所述的弹性波偏振系统，其中，组成所述框架的每根梁的刚度大于每根所述圆形截面梁与矩形截面梁的刚度。

7.根据权利要求3所述的弹性波偏振系统，其中，每根所述圆形截面梁的弯曲刚度为K_C/2。

8.根据权利要求1所述的弹性波偏振系统，其中，所述预定形状为二维形状。

9.根据权利要求1所述的弹性波偏振系统，其中，所述弹性波偏振系统还包括一控制模块，用于控制所述弹性单元的三种工作模式，以及各电磁铁吸盘的电流的开断；优选地，所述控制模块包括：

多个单片机，各单片机分别与一弹性单元连接，且对应一物理地址；

RS485转换器，用于将单片机中传输的RS232信号转换为RS485信号；

485组网单元，用于将所述RS485转换器的RS485信号进行整合，进而整合所有单片机，使得所有单片机同时与外界通信；

模式选择单元，通过485组网单元控制所有单片机，该模式选择单元包括选择四种不同颜色的按钮分别控制所述弹性单元的三种工作模式以及电磁铁吸盘的电流的开断，所述按钮控制与该按钮的物理地址一致的单片机。

10.根据权利要求1所述的弹性波偏振系统，其中，各电磁铁吸盘分别外接一开关，所述开关用于控制所述电磁铁吸盘的电流通断。