一種聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件及采用其的水聲探測外罩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水聲探測及抑噪技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件及采用其的水聲探測外罩。
【背景技術(shù)】
[0002]聲學(xué)探測是一種重要的遠(yuǎn)程探測手段，特別是針對水下目標(biāo)。但是各種噪聲的存在會大大影響水聲探測設(shè)備的工作性能。因此提高設(shè)備探測距離的一個關(guān)鍵因素就是提高信噪比。傳統(tǒng)設(shè)計主要通過優(yōu)化設(shè)備外形，降低水動力噪聲提高信噪比為主。但是對設(shè)備性能影響更大的系統(tǒng)內(nèi)部噪聲，由于與聲學(xué)探測信號共存，目前尚無有效辦法能在保持信號強(qiáng)度不變的前提下，對這部分噪聲進(jìn)行選擇性控制。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種與角度無關(guān)的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件，從而可以抑制內(nèi)部系統(tǒng)噪聲，提高水聲探測的信噪比。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，本實用新型提供了一種聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件，所述聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件表面周期性分布有多組Helmholtz共鳴腔和與表面垂直的狹縫，其中所述Helmholtz共鳴腔位于所述狹縫中部且與所述狹縫垂直設(shè)置。
[0005]其中，所述聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件采用亞克力或塑料制作。
[0006]其中，在與所述Helmholtz共鳴腔開口相對的位置處還設(shè)有一個立方體或圓柱體的空腔。
[0007]作為本發(fā)明的另一個方面，本實用新型還提供了一種聲學(xué)探測設(shè)備的外罩，其采用如上所述的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件作為面板。
[0008]其中，所述聲學(xué)探測設(shè)備為水聲探測設(shè)備。
[0009]基于上述技術(shù)方案可知，本實用新型的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件采用亞克力、塑料等多種材料制作，可在滿足強(qiáng)度條件下，通過表面周期性分布的Helmholtz共鳴腔和窄縫中的導(dǎo)波和共鳴腔輻射聲波之間的相互干涉，產(chǎn)生與入射角度無關(guān)的聲學(xué)透射現(xiàn)象，從而可以抑制內(nèi)部系統(tǒng)噪聲，提高探測設(shè)備的信噪比。本實用新型的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件可應(yīng)用于水聲探測等多個領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0010]圖l(a)-l(b)分別為本實用新型的頻率選擇構(gòu)件的兩種實施例的聲學(xué)周期結(jié)構(gòu)的不意圖；
[0011]圖2(a)-2(d)為本實用新型的頻率選擇構(gòu)件進(jìn)行聲波透射檢測時，透射系數(shù)隨角度和頻率的變化關(guān)系，其中，圖2 (a)和圖2(b)是有限元的計算結(jié)果，而圖2 (c)和圖2(d)是理論計算結(jié)果，圖2a和圖2c對應(yīng)無共鳴器的普通平板，而圖2 (b)和圖2 (d)對應(yīng)于圖1 (b)中的聲學(xué)周期結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0012]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0013]本實用新型公開了一種與角度無關(guān)的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件，在其上表面包括一組或多組Helmholtz共鳴腔和與表面垂直的窄縫，其中該Helmholtz共鳴腔位于狹縫中部且與該狹縫垂直設(shè)置，在一個優(yōu)選實施例中，在與Helmholtz共鳴腔開口相對的位置處還設(shè)有一個立方體或圓柱體的空腔。
[0014]其中，該聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件可在滿足強(qiáng)度條件下，采用亞克力、塑料等多種材料制作。
[0015]其中，該聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件利用窄縫中的導(dǎo)波和共鳴腔輻射聲波之間的相互干涉，可產(chǎn)生與入射角度無關(guān)的聲學(xué)透射現(xiàn)象。通過調(diào)整如圖1(a)、1(b)所示的a、b、l、lbl、lb2、h。、w等共鳴腔尺寸和相對位置參數(shù)，可以滿足針對不同頻段聲波透射的需求。
[0016]其中，上述一組或多組Helmholtz共鳴腔和與表面垂直的窄縫以周期性的排列。
[0017]本實用新型還公開了一種聲學(xué)探測設(shè)備的外罩，其中采用如上所述的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件作為面板。
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述和說明。
[0019]通過研究和試驗，發(fā)現(xiàn)一種聲學(xué)周期性結(jié)構(gòu)，如圖1(a)所示。該結(jié)構(gòu)主要由周期性分布的Helmholtz共鳴腔和窄縫組成，可以實現(xiàn)特定波段的聲學(xué)透射。在此基礎(chǔ)上對構(gòu)件進(jìn)一步設(shè)計，利用窄縫中的導(dǎo)波和共鳴腔輻射聲波之間的相互干涉，可產(chǎn)生與入射角度無關(guān)的針對特點波段的聲學(xué)透射現(xiàn)象，如圖1(b)所示。通過調(diào)整如圖1(a)、1(b)所示的a、b、1、Ibn lb2、k、w等共鳴腔尺寸和相對位置參數(shù)，可以滿足針對不同頻段聲波透射的需求。
[0020]圖2(a)_2(d)對比了無共鳴器的普通平板和聲學(xué)周期結(jié)構(gòu)的透射系數(shù)隨角度和頻率的變化關(guān)系。其中，圖2(a)和圖2(b)是有限元的計算結(jié)果，而圖2(c)和圖2(d)是理論計算結(jié)果。圖2a和圖2c對應(yīng)無共鳴器的普通平板，而圖2(b)和圖2(d)對應(yīng)于圖1(b)中的聲學(xué)周期結(jié)構(gòu)。
[0021]通過對比可發(fā)現(xiàn)聲學(xué)周期結(jié)構(gòu)在特定頻段具有良好的聲波透射能力?；诖嗽碓O(shè)計一種聲學(xué)頻率選擇結(jié)構(gòu)作為聲學(xué)探測設(shè)備的外罩，以實現(xiàn)帶通濾波器的功能，阻帶用于抑制噪聲，通帶用于接受和發(fā)射聲學(xué)探測信號，這樣能大大提高設(shè)備的信噪比。
[0022]經(jīng)試驗測試，本實用新型的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件采用亞克力、塑料等多種材料制作，具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、降噪抑噪效果優(yōu)越等特性，可應(yīng)用于水聲探測等多個領(lǐng)域。
[0023]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件，所述聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件表面周期性分布有多組Helmholtz共鳴腔和與表面垂直的狹縫，其中所述Helmholtz共鳴腔位于所述狹縫中部且與所述狹縫垂直設(shè)置。2.如權(quán)利要求1所述的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件，其中所述聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件采用塑料制作。3.如權(quán)利要求1所述的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件，其中所述聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件采用亞克力制作。4.如權(quán)利要求1所述的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件，其中在與所述Helmholtz共鳴腔開口相對的位置處還設(shè)有一個立方體或圓柱體的空腔。5.一種聲學(xué)探測設(shè)備的外罩，其采用如權(quán)利要求1至4任意一項所述的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件作為面板。6.如權(quán)利要求5所述的聲學(xué)探測設(shè)備的外罩，所述聲學(xué)探測設(shè)備為水聲探測設(shè)備。
【專利摘要】一種聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件，構(gòu)件中包含了周期性分布的Helmholtz共鳴腔和與表面垂直的狹縫，其中Helmholtz共鳴腔位于狹縫中部且與狹縫垂直設(shè)置。以及一種采用其的水聲探測外罩。本實用新型的聲學(xué)頻率選擇構(gòu)件具有重量輕、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，可以抑制內(nèi)部系統(tǒng)噪聲，提高探測設(shè)備的信噪比，可應(yīng)用于水聲探測等多個領(lǐng)域。
【IPC分類】G01S7/521
【公開號】CN204945373
【申請?zhí)枴緾N201520638284
【發(fā)明人】李彥慶, 張信學(xué), 文蓋雄, 王桂波, 江旻
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一四研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月21日