一种声学频率选择构件及采用其的水声探测外罩的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水声探测及抑噪技术领域，更具体地涉及一种声学频率选择构件及采用其的水声探测外罩。
【背景技术】
[0002]声学探测是一种重要的远程探测手段，特别是针对水下目标。但是各种噪声的存在会大大影响水声探测设备的工作性能。因此提高设备探测距离的一个关键因素就是提高信噪比。传统设计主要通过优化设备外形，降低水动力噪声提高信噪比为主。但是对设备性能影响更大的系统内部噪声，由于与声学探测信号共存，目前尚无有效办法能在保持信号强度不变的前提下，对这部分噪声进行选择性控制。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种与角度无关的声学频率选择构件，从而可以抑制内部系统噪声，提高水声探测的信噪比。
[0004]为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本实用新型提供了一种声学频率选择构件，所述声学频率选择构件表面周期性分布有多组Helmholtz共鸣腔和与表面垂直的狭缝，其中所述Helmholtz共鸣腔位于所述狭缝中部且与所述狭缝垂直设置。
[0005]其中，所述声学频率选择构件采用亚克力或塑料制作。
[0006]其中，在与所述Helmholtz共鸣腔开口相对的位置处还设有一个立方体或圆柱体的空腔。
[0007]作为本发明的另一个方面，本实用新型还提供了一种声学探测设备的外罩，其采用如上所述的声学频率选择构件作为面板。
[0008]其中，所述声学探测设备为水声探测设备。
[0009]基于上述技术方案可知，本实用新型的声学频率选择构件采用亚克力、塑料等多种材料制作，可在满足强度条件下，通过表面周期性分布的Helmholtz共鸣腔和窄缝中的导波和共鸣腔辐射声波之间的相互干涉，产生与入射角度无关的声学透射现象，从而可以抑制内部系统噪声，提高探测设备的信噪比。本实用新型的声学频率选择构件可应用于水声探测等多个领域。
【附图说明】
[0010]图l(a)-l(b)分别为本实用新型的频率选择构件的两种实施例的声学周期结构的不意图；
[0011]图2(a)-2(d)为本实用新型的频率选择构件进行声波透射检测时，透射系数随角度和频率的变化关系，其中，图2 (a)和图2(b)是有限元的计算结果，而图2 (c)和图2(d)是理论计算结果，图2a和图2c对应无共鸣器的普通平板，而图2 (b)和图2 (d)对应于图1 (b)中的声学周期结构。
【具体实施方式】
[0012]为使本实用新型的目的、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，对本实用新型作进一步的详细说明。
[0013]本实用新型公开了一种与角度无关的声学频率选择构件，在其上表面包括一组或多组Helmholtz共鸣腔和与表面垂直的窄缝，其中该Helmholtz共鸣腔位于狭缝中部且与该狭缝垂直设置，在一个优选实施例中，在与Helmholtz共鸣腔开口相对的位置处还设有一个立方体或圆柱体的空腔。
[0014]其中，该声学频率选择构件可在满足强度条件下，采用亚克力、塑料等多种材料制作。
[0015]其中，该声学频率选择构件利用窄缝中的导波和共鸣腔辐射声波之间的相互干涉，可产生与入射角度无关的声学透射现象。通过调整如图1(a)、1(b)所示的a、b、l、lbl、lb2、h。、w等共鸣腔尺寸和相对位置参数，可以满足针对不同频段声波透射的需求。
[0016]其中，上述一组或多组Helmholtz共鸣腔和与表面垂直的窄缝以周期性的排列。
[0017]本实用新型还公开了一种声学探测设备的外罩，其中采用如上所述的声学频率选择构件作为面板。
[0018]下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的阐述和说明。
[0019]通过研究和试验，发现一种声学周期性结构，如图1(a)所示。该结构主要由周期性分布的Helmholtz共鸣腔和窄缝组成，可以实现特定波段的声学透射。在此基础上对构件进一步设计，利用窄缝中的导波和共鸣腔辐射声波之间的相互干涉，可产生与入射角度无关的针对特点波段的声学透射现象，如图1(b)所示。通过调整如图1(a)、1(b)所示的a、b、1、Ibn lb2、k、w等共鸣腔尺寸和相对位置参数，可以满足针对不同频段声波透射的需求。
[0020]图2(a)_2(d)对比了无共鸣器的普通平板和声学周期结构的透射系数随角度和频率的变化关系。其中，图2(a)和图2(b)是有限元的计算结果，而图2(c)和图2(d)是理论计算结果。图2a和图2c对应无共鸣器的普通平板，而图2(b)和图2(d)对应于图1(b)中的声学周期结构。
[0021]通过对比可发现声学周期结构在特定频段具有良好的声波透射能力。基于此原理设计一种声学频率选择结构作为声学探测设备的外罩，以实现带通滤波器的功能，阻带用于抑制噪声，通带用于接受和发射声学探测信号，这样能大大提高设备的信噪比。
[0022]经试验测试，本实用新型的声学频率选择构件采用亚克力、塑料等多种材料制作，具有结构紧凑、质量小、降噪抑噪效果优越等特性，可应用于水声探测等多个领域。
[0023]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种声学频率选择构件，所述声学频率选择构件表面周期性分布有多组Helmholtz共鸣腔和与表面垂直的狭缝，其中所述Helmholtz共鸣腔位于所述狭缝中部且与所述狭缝垂直设置。2.如权利要求1所述的声学频率选择构件，其中所述声学频率选择构件采用塑料制作。3.如权利要求1所述的声学频率选择构件，其中所述声学频率选择构件采用亚克力制作。4.如权利要求1所述的声学频率选择构件，其中在与所述Helmholtz共鸣腔开口相对的位置处还设有一个立方体或圆柱体的空腔。5.一种声学探测设备的外罩，其采用如权利要求1至4任意一项所述的声学频率选择构件作为面板。6.如权利要求5所述的声学探测设备的外罩，所述声学探测设备为水声探测设备。
【专利摘要】一种声学频率选择构件，构件中包含了周期性分布的Helmholtz共鸣腔和与表面垂直的狭缝，其中Helmholtz共鸣腔位于狭缝中部且与狭缝垂直设置。以及一种采用其的水声探测外罩。本实用新型的声学频率选择构件具有重量轻、强度高、结构紧凑等特点，可以抑制内部系统噪声，提高探测设备的信噪比，可应用于水声探测等多个领域。
【IPC分类】G01S7/521
【公开号】CN204945373
【申请号】CN201520638284
【发明人】李彦庆, 张信学, 文盖雄, 王桂波, 江旻
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一四研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月21日