一种多声源多冲击波炮及其设计方法与流程

本发明涉及一种多声源多冲击波炮及其设计方法。

背景技术：

冲击波是一种不连续峰在介质中的传播，这个峰导致介质的压强、温度、密度等物理性质的跳跃式改变。在自然界，所有的爆发情况都伴有冲击波，冲击波总是在物质膨胀速度变得大于局域声速时发生。当位于s1点的波源以超波速的速度vs向前运动时，波源(物体)本身的运动会激起介质的扰动，从而激起另一种波。这时的运动物体充当了另一种波的波源，这种波是一种以远动物体的运动轨迹为中心的一系列球面波。由于球面波的波速u比物体的速度vs小，所以就会形成以波源为顶点的v字形波，这种波就是冲击波。

日常生活中冲击波现象随处可见：超音速飞行的战斗机、雷暴、太阳风、鞭梢甩动的脆响等。例如：一架飞机的速度超过330米/秒，“声屏障”就被打破，同时伴随有一个在大气层传播的冲击波，并产生一个声“爆炸”。

在实际生产中，对于山体爆破通常采用炸药爆破，而这种方式所产生的缺点是：

(1)爆破的时间不能严格控制，甚至可能出现哑炮的现象，为后续拆除哑炮带来生命威胁；

(2)由于炸药爆破是采用化学物品，进而带来资源浪费并且还造成环境污染。

综上所述，为了解决现有山体爆破所存在的缺点，亟需提供一种爆破时间能够严格控制且耗费资源和人力资源少的炮。

技术实现要素：

为了解决现有山体爆破所存在的不足，本发明提供了一种多声源多冲击波炮，其具有爆破时间能够严格控制且耗费资源和人力资源少的效果。

本发明的一种多声源多冲击波炮，包括：

若干间隔设置且共圆心的弧型支架，这些弧型支架的圆心均为需爆破的山体；

在每个弧型支架且沿弧型支架的圆心向外的至少一个半径方向上依次设置有声源；

所述声源被配置为：

若当前声源位于圆心最远的弧型支架上，则当前声源最先产生冲击波并沿半径向圆心传播，其他弧型支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个弧型支架时，下一个弧型支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿半径向圆心传播，直至到达需爆破的山体。

进一步的，弧型支架等间隔设置。

进一步的，当距离需爆破山体最近的弧型支架上设置三个或三个以上声源时，弧型支架上的声源间隔相等。

进一步的，声源包括微处理器，所述微处理器与音频信号发生器相连，所述音频信号发生器与放大器相连。

进一步的，所述微处理器与指示灯相连。

本发明的第二目的是提供一种多声源多冲击波炮的设计方法。

本发明的一种多声源多冲击波炮的设计方法，包括：

步骤1，以需爆破的山体为圆心，设置若干个共圆心的弧型支架；

步骤2，在每个弧型支架且沿弧型支架的圆心向外的至少一个半径方向上依次设置声源；

步骤3，配置声源：若当前声源位于圆心最远的弧型支架上，则当前声源最先产生冲击波并沿半径向圆心传播，其他弧型支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个弧型支架时，下一个弧型支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿半径向圆心传播，直至到达需爆破的山体。

进一步的，在所述步骤1中，等间隔设置弧型支架。

进一步的，当距离需爆破山体最近的弧型支架上设置三个或三个以上声源时，等间隔设置任一弧型支架上的声源。

进一步的，由微处理器与音频信号发生器相连，音频信号发生器与放大器相连，来构建声源。

进一步的，将微处理器还连接指示灯，来显示冲击波是否到达当前声源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设置弧型支架间距的大小，在确定声源频率的情况下，能够达到严格控制爆破时间，从而提高了山体爆破的效率；此外，还避免了对资源的浪费及环境污染。

(2)本发明的该多声源多冲击波炮，由于采用了声源的叠加，进而能够产生高声音能量，使得传输距离远且能量强度高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的一种多声源多冲击波炮结构示意图；

图2是本发明的一种多声源多冲击波炮的声源传输方向示意图；

图3是本发明的一种多声源多冲击波炮的设计方法流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在山体爆破时间控制不严格且容易造成环境污染的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种多声源多冲击波炮。

图1是本发明的一种多声源多冲击波炮结构示意图。

如图1所示，本发明的一种多声源多冲击波炮，包括：

若干间隔设置且共圆心的弧型支架，这些弧型支架的圆心均为需爆破的山体；

在每个弧型支架且沿弧型支架的圆心向外的至少一个半径方向上依次设置有声源；

所述声源被配置为：

若当前声源位于圆心最远的弧型支架上，则当前声源最先产生冲击波并沿半径向圆心传播，其他弧型支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个弧型支架时，下一个弧型支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿半径向圆心传播，直至到达需爆破的山体。

在具体实施中，弧型支架等间隔设置。

弧型支架也可以按照预设距离非等间隔设置，这样并不影响多声源多冲击波炮的性能。

在具体实施中，当距离需爆破山体最近的弧型支架上设置三个或三个以上声源时，弧型支架上的声源间隔相等。

在具体实施中，声源包括微处理器，所述微处理器与音频信号发生器相连，所述音频信号发生器与放大器相连。

其中，微处理器可采用51单片机、arm处理器或其他控制器芯片来实现。

其中，所述微处理器与指示灯相连。指示灯用来显示冲击波是否到达当前声源。

指示灯可以采用led灯来实现。

声源的传播规律，如图2所示：

若当前声源位于圆心最远的弧型支架上，则当前声源最先产生冲击波并沿半径向圆心传播，其他弧型支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个弧型支架时，下一个弧型支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿半径向圆心传播，直至到达需爆破的山体。

例如：按照从距离圆心最远的弧型支架向圆心方向的弧型支架所在面分别设置为：第一弧面、第二弧面、第三弧面……。本实施例以五个弧型支架为例，则距离圆心最远的弧型支架向圆心方向的弧型支架所在面分别为第一弧面、第二弧面、第三弧面、第四弧面和第五弧面。

以任一条半径上声源传播为例，各个弧型支架上声源的频率均相同。

第一弧面上的一个声源的波形q1采用下列公式来表示，

q1＝a1(cosωt+φ1)，其中，a1为第一弧面上的一个声源的幅值，ω为第一弧面上的一个声源的频率，φ1为第一弧面上的一个声源的传播角度。

第二弧面上的同半径声源的波形q2采用下列公式来表示，

q2＝a2(cosωt+φ2)，其中，a2为第二弧面上的一个声源的幅值，ω为第二弧面上的一个声源的频率，φ2为第二弧面上的一个声源的传播角度。

第一弧面上的一个声源的波形q1最先产生冲击波并沿半径向圆心传播，其他弧型支架上的声源不动作，当冲击波到达第二弧面时，第二弧面上的声源产生冲击波q2且与到达的冲击波叠加(即q1+q2)后沿半径向圆心传播，然后，沿这样上述传播规律，直至到达需爆破的山体。

本发明通过设置弧型支架间距的大小，在确定声源频率的情况下，能够达到严格控制爆破时间，从而提高了山体爆破的效率；此外，还避免了对资源的浪费及环境污染。

本发明的该多声源多冲击波炮，由于采用了声源的叠加，进而能够产生高声音能量，使得传输距离远且能量强度高。

图3是本发明的一种多声源多冲击波炮的设计方法流程图。

如图3所示，本发明的一种多声源多冲击波炮的设计方法，包括：

步骤1，以需爆破的山体为圆心，设置若干个共圆心的弧型支架；

步骤2，在每个弧型支架且沿弧型支架的圆心向外的至少一个半径方向上依次设置声源；

步骤3，配置声源：若当前声源位于圆心最远的弧型支架上，则当前声源最先产生冲击波并沿半径向圆心传播，其他弧型支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个弧型支架时，下一个弧型支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿半径向圆心传播，直至到达需爆破的山体。

声源的传播规律，如图2所示：

若当前声源位于圆心最远的弧型支架上，则当前声源最先产生冲击波并沿半径向圆心传播，其他弧型支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个弧型支架时，下一个弧型支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿半径向圆心传播，直至到达需爆破的山体。

例如：按照从距离圆心最远的弧型支架向圆心方向的弧型支架所在面分别设置为：第一弧面、第二弧面、第三弧面……。本实施例以五个弧型支架为例，则距离圆心最远的弧型支架向圆心方向的弧型支架所在面分别为第一弧面、第二弧面、第三弧面、第四弧面和第五弧面。

以任一条半径上声源传播为例，各个弧型支架上声源的频率均相同。

第一弧面上的一个声源的波形q1采用下列公式来表示，

q1＝a1(cosωt+φ1)，其中，a1为第一弧面上的一个声源的幅值，ω为第一弧面上的一个声源的频率，φ1为第一弧面上的一个声源的传播角度。

第二弧面上的同半径声源的波形q2采用下列公式来表示，

q2＝a2(cosωt+φ2)，其中，a2为第二弧面上的一个声源的幅值，ω为第二弧面上的一个声源的频率，φ2为第二弧面上的一个声源的传播角度。

第一弧面上的一个声源的波形q1最先产生冲击波并沿半径向圆心传播，其他弧型支架上的声源不动作，当冲击波到达第二弧面时，第二弧面上的声源产生冲击波q2且与到达的冲击波叠加(即q1+q2)后沿半径向圆心传播，然后，沿这样上述传播规律，直至到达需爆破的山体。

其中，在所述步骤1中，等间隔设置弧型支架。

当距离需爆破山体最近的弧型支架上设置三个或三个以上声源时，等间隔设置任一弧型支架上的声源。

由微处理器与音频信号发生器相连，音频信号发生器与放大器相连，来构建声源。

将微处理器还连接指示灯，来显示冲击波是否到达当前声源。

其中，微处理器可采用51单片机、arm处理器或其他控制器芯片来实现。

指示灯可以采用led灯来实现。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。