用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于声学发射阵列技术领域，具体涉及一种用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构。
【背景技术】
[0002]对于声学发射阵列而言，由于发射器辐射的各子波在远场以同频不同幅度相位叠加形成指向性。由于一般声学换能器阵的发射和接收可以互易，因此其发射指向性图和接收指向性图是相同的。根据不同频率、不同布阵形式和不同应用场合，需要换能器阵列具有所期望的指向性图。一般来讲，等间距圆周阵列在圆周方向上具有无指向性的特点。但是，由于每个阵元不同频率下其振幅分布并不均匀，从而形成了具有花瓣形指向性图的特点。频率越高其指向性越明显。这种物理形成的指向性很难用幅度补偿或相位补偿的方法得到圆周无指向性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构，以解决等间距圆周阵列中，每个阵元不同频率下其振幅分布并不均匀，从而形成具有花瓣形指向性图的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构，包括结构形式相同的基层与补偿层，所述基层和补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样。
[0006]所述基层及补偿层在圆周方向上分别由N个等间距圆周排列的阵元组成。
[0007]所述基层与补偿层在一定频率范围内，在空间圆周方向上具有相同的花瓣形指向性图。
[0008]所述基层与补偿层在空间上错开一定位置是指所述基层与补偿层错开的位置在空间圆周方向上满足360°/2N，N为阵元数。
[0009]本发明由于包括结构形式相同的基层与补偿层，所述基层和补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样，使得基层出现波峰的位置恰好是补偿层波谷的位置，从而达到空间圆周上每个位置都是一样的幅值，实现圆周无指向性。
【附图说明】
[0010]图1为本发明实施例提供的一种用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构的示意图；
[0011]图2为本发明实施例提供的自补偿结构实现圆周无指向性原理的波束图；
[0012]图3为本发明实施例提供的另一种用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构的示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
[0014]参见图1-2所示，一种用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构，包括结构形式相同的一基层I与一补偿层2，所述基层和补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样。
[0015]由于结构形式相同的所述基层和补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样，使得基层出现波峰的位置恰好是补偿层波谷的位置，从而达到空间圆周上每个位置都是一样的幅值，实现圆周无指向性，参见图2所示。
[0016]具体实现上，本发明中，所述基层I在圆周方向上分别由N个等间距圆周排列的基层阵元10组成，所述补偿层I在圆周方向上分别由N个等间距圆周排列的补偿阵元20组成。在圆周方向上分别由N个等间距圆周排列的阵元组成的基层及补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样，使得基层出现波峰的位置恰好是补偿层波谷的位置，从而达到空间圆周上每个位置都是一样的幅值，实现圆周无指向性。
[0017]其中，本发明中，所述基层与补偿层错开一定位置设置后，所述基层与补偿层在一定频率范围内，在空间圆周方向上具有相同的规则的花瓣形指向性图。
[0018]由于所述基层与补偿层结构形式相同，且在一定频率范围内，在空间圆周方向上具有相同的花瓣形指向性图特点，从而用来作为自补偿结构具有简单容易实现的特点，由于基层和补偿层在空间圆周方向上会出现规则的花瓣形指向性图，波峰波谷交替出现，且由于基层与补偿层在空间上错开一定位置使得基层出现波峰的位置恰好是补偿层波谷的位置，从而可以达到空间圆周上每个位置都是一样的幅值，实现圆周无指向性。
[0019]进一步的，本发明中，所述基层与补偿层在空间上错开一定位置是指所述基层与补偿层错开的位置在空间圆周方向上满足360°/2N，N为基层或补偿层的等间距圆周排列的阵元数。
[0020]所述的空间上错开一定位置，在圆周方向上满足360°/2N，可以使空间圆周上每个位置的幅度都一样，从而实现圆周方向无指向性。
[0021]需要说明的是，所述补偿层可以是一层，也可以是二层，三层甚至多层，多个补偿层可以在空间圆周上完全重叠设置看作一个补偿层与基层按上述的方法错开一定位置设置，也可以在重叠设置的看作是一个补偿层的补偿层上再设有一层或多层补偿层，同样与下面的补偿层错开一定位置设置，使所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样，同样可以实现本发明的目的。
[0022]参见图3所示，该自补偿结构包括一基层100、三补偿层，其中，中间的两个补偿层(第一补偿层200与第二补偿层300)完全重合后与基层100错开一定位置，最上层一补偿层400再与中间的两个补偿层(第一补偿层200与第二补偿层300)错开一定位置设置。
[0023]可以看出，本发明由于包括结构形式相同的基层与补偿层，所述基层和补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样，使得基层出现波峰的位置恰好是补偿层波谷的位置，从而达到空间圆周上每个位置都是一样的幅值，实现圆周无指向性。
[0024]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构，其特征在于，包括结构形式相同的基层与补偿层，所述基层和补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样。2.根据权利要求1所述用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构，其特征在于，所述基层及补偿层在圆周方向上分别由N个等间距圆周排列的阵元组成。3.根据权利要求2所述用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构，其特征在于，所述基层与补偿层在一定频率范围内，在空间圆周方向上具有相同的花瓣形指向性图。4.根据权利要求1-3任一项所述用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构，其特征在于，所述基层与补偿层在空间上错开一定位置是指所述基层与补偿层错开的位置在空间圆周方向上满足360° /2N，N为阵元数。
【专利摘要】本发明涉及一种用于实现声学换能器阵列圆周无指向性的自补偿结构，包括结构形式相同的基层与补偿层，所述基层和补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样。本发明由于包括结构形式相同的基层与补偿层，所述基层和补偿层在空间上错开一定位置，且所错开的位置使空间圆周上每个位置的幅度一样，使得基层出现波峰的位置恰好是补偿层波谷的位置，从而达到空间圆周上每个位置都是一样的幅值，实现圆周无指向性。
【IPC分类】H04R1/40
【公开号】CN105611456
【申请号】CN201610025260
【发明人】涂其捷
【申请人】中国电子科技集团公司第三研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月15日