为了应对市面上层不出穷的销售假汽油案件,获取一种快速有效的检测手段势在必行,由于不同溶液的混合会导致声速的变化,通过检测声速即可知道汽油的真伪。本文以声子晶体这种新型功能超材料为载体,设计了一种对于声速变化敏感的传感器,可以用于液体浓度检测,在声子晶体样本的空腔中注入被测溶液,测量传输特性峰值的位置变化,即可得到溶液的浓度。本文的主要研究内容分为三部分。根据声子晶体的基础理论推导了平面波展开法的计算过程,并用matlab编程实现了理想声子晶体带隙的计算。利用有限元仿真软件计算了声子晶体的缺陷态、传输特性以及瞬态响应等,通过仿真说明了声子晶体缺陷态色散曲线对传输函数的贡献。声子晶体组元材料的声学参数发生变化时,其能带结构会发生相应的改变,在材料参数变化较小时,可以将带隙内部缺陷态色散曲线的变化看做是一种频移。根据这一性质设计了对声速变化敏感的声子晶体液体传感器原型。采用乙醇/水溶液对上述传感器进行性能测试,结果显示其灵敏度较低,浓度灵敏度约为90-190Hz/1%。对传感器的几何参数进行优化。研究了改变声子晶体波导的核心宽度对带隙内部色散曲线频移的影响,使得第一带隙的灵敏度有所提高。研究了在波导中心添加散射孔、优化其几何尺寸并同时改变波导核心宽度的优化方法,在此情况下获得了315~462Hz/1%的浓度灵敏度,使波导态的带宽频率范围变得更窄,并且在较低浓度时良好的线性。在此基础上调整波导内部中央散射孔的位置,使得波导态色散曲线变得更加平坦,第一带隙波导态色散曲线的带宽小于300Hz,第二带隙小于900Hz。通过分析发现溶液声速与对应浓度的色散曲线中心频率之间的相关系数超过0.998,因此可以认为传感器能够表征溶液的声速变化。