作为低维化的声学超材料,声学超表面近年来逐渐得到了人们的广泛关注。声学超表面一般是由多种微结构单元按特殊序列排列在一起形成的具有亚波长厚度的平面型超材料体系,它可以灵活有效地对界面各个位置处的声波进行调控,实现多种新颖的现象和功能,使其在诸多声波调控领域表现出巨大的应用前景,成为具有挑战性和重要性的前沿研究课题。本论文在第一章绪论部分回顾了超表面相关的基础理论及研究背景,介绍了超表面对声波调控的研究内容、进展以及现状,并概述了本文研究工作的主要内容;在最后一章,做了一个简单的总结和展望。在其他章节则研究了透射型超表面对声波的调控及其应用。内容涵盖了超高透射的相位调控、纯振幅调控、全息调控、阻抗匹配的高效宽带调控等四个透射型声学超表面调控的主要问题。对于相位调控,本论文在第二章中通过引入镀膜型迷宫结构单元极大地提高了相位调控型超表面的透射效率。镀膜型迷宫结构单元可以提供0～2π的相位调控范围,同时拥有近100%的超高透射率。基于广义折射定律,由二维镀膜型迷宫结构单元构建的高效透射型超表面分别实现了异常声折射、贝塞尔声束生成、声聚焦及声束沿任意凸轨迹弯曲传播等相位调控的应用。基于迭代角谱法,由三维镀膜型迷宫结构单元构建的高效透射型超表面则通过调控相位实现了声成像。对于振幅调控,本论文在第三章中通过引入开孔结构单元实现了透射型超表面对声波的纯振幅调控。开孔结构单元可以提供0～100%范围的透射率变化以调控透射声波振幅,其在调控透射率的同时不改变透射相位。此单元结构简单,使其在应用时可以忽略自身粘滞损耗,利于器件小型化设计。基于遗传算法,由二维开孔结构单元构建的超表面通过纯振幅调控实现了多焦点声聚焦。基于改进的遗传算法,由三维开孔结构单元构建的超表面则通过纯振幅调控实现了三维多焦点声聚焦与声成像。对于声全息调控,本论文于第四章在理论上讨论了可解耦调控相位与振幅单元的一般性设计,并将镀膜型迷宫结构和开孔结构单元串联复合,得到了一系列可以解耦调控声波相位与振幅的带孔镀膜迷宫结构单元。基于二维带孔镀膜迷宫结构单元,实现了声波多方向定向传输和多焦点定点传输等全息应用,并进行了实验验证。基于三维带孔镀膜迷宫结构单元,实现了声全息成像。相比于以往利用复杂算法实现的声成像,由带孔镀膜迷宫结构单元实现的声全息成像不仅成像效果显著提升,而且得到了声能量及相位分布均与目标图像相吻合的结果。对于声波的宽带调控,本论文于第五章中将广义斯涅尔定律向宽带推广,提出了一种阻抗匹配型高效宽带声学超表面模型。利用该模型,广义斯涅尔定律修正项中的相位梯度可替换为折射率梯度,同时不再含频率项,从而具备宽带特性。一般情况下五模式材料具有类流体性质,且其等效密度、折射率等声学参数在相当一段宽频带内是非色散的。因此,基于五模式材料,设计了一系列在一定频带内折射率不同但其阻抗与背景介质相匹配的单元,用以构造宽带声学超表面。基于五模式超表面分别实现了宽带且高效的异常声折射、贝塞尔束生成、声聚焦等声波调控应用。以往的透射型超表面研究主要集中在相位调控,而对其他调控方式的研究报道较少,本研究工作填补了这方面的空白。本论文在提高声学超表面的效率、进一步简化声学超表面的设计、拓宽声学超表面的工作频率等方面进行了深入的探索。并利用多种理论与方法对声学超表面进行设计,丰富了声学超表面的理论构架,拓展了声学超表面的应用范围。