声聚焦装置和声聚焦系统

文档序号:43764266发布日期:2025-11-15 00:22阅读:36来源:国知局

本申请涉及声学聚焦,尤其涉及一种声聚焦装置和声聚焦系统。


背景技术:

1、近年来,声场调控技术得到发展迅速,其广泛应用于医学超声成像、无损检测、水下声波通信及隐身技术等领域。其中,声聚焦技术通过对声波的相位、振幅及传播路径的精准调控,能够将分散的声能集中于特定空间区域,形成高强度声能焦点。

2、随着相控阵列、超材料结构和数字信号处理技术的发展,空气中声聚焦逐步展现出广阔的应用前景。然而,目前与声聚焦技术相关的研究,多集中于液体或固体介质,尤其是高频超声波在水或组织中的应用较为成熟。

3、但是,当声聚焦技术在空气中应用时,存在聚焦效果不稳定。


技术实现思路

1、本申请的第一方面公开了一种声聚焦装置,包括:

2、围板,围板具有两端开口的腔体;

3、多个隔板,连接于围板上并将腔体划分为多个子腔,多个隔板包括中隔板和对称设在中隔板两侧的第一隔板和第二隔板;

4、多个隔片,多个隔片包括对称设在中隔板两侧的多个中隔片、交错设置在第一隔板两侧的多个第一隔片和交错设置在第二隔板两侧的多个第二隔片和设在围板上的多个侧隔片,位于中隔板一侧的第一隔片和侧隔片与位于中隔板另一侧的第二隔片和侧隔片对称;

5、其中,位于同一子腔内的隔片交错排布以构造出声传播通道,沿远离中隔板的方向,相邻子腔内的隔片的长度不同。

6、在一种可能的实施方式中,同一子腔内的多个隔片的长度相同。

7、在一种可能的实施方式中,中隔板的两侧分别设有n个第一隔片,第一隔板的两侧分别设有n个第一隔片,第二隔板的两侧分别设有n个第二隔片;其中,满足,5<n<15。

8、在一种可能的实施方式中,沿着围板的高度方向,位于同一子腔内交错分布的多个隔片中相邻隔片之间的距离为d。

9、在一种可能的实施方式中,每一子腔内的隔片包括靠近开口的临边隔片,临边隔片与开口之间的距离为d。

10、本申请的第二方面公开了一种声聚焦系统,包括上述任一实施方式中所提供的声聚焦装置。

11、在一种可能的实施方式中,声聚焦系统还包括声源,声源设于声聚焦装置的一侧,声源产生的声波通过声聚焦装置的声传播通道传输;其中,声波的传输方向与隔片之间的夹角α,满足1/3≤tanα≤2。

12、在一种可能的实施方式中,声聚焦系统还包括声聚焦焦点,声聚焦焦点对应中隔板设置于声聚焦装置背离声源的一侧;其中,

13、围板背离声源的端部具有与声聚焦焦点所在水平面距离最近的最高点;

14、声聚焦焦点与最高点之间的连线,与最高点所在水平面之间的夹角β,满足β≥30°。

15、在一种可能的实施方式中,沿着远离中隔板的方向依次分布m个声传播通道,每一声传播通道具有对应的声程s,m个声传播通道的声程,满足,

16、s1=s2+k2*λ=....=sm+km*λ                式(1),

17、式(1)中,λ为声波的频率,m≥2,k2,......,km均为自然数,

18、其中,每一声传播通道的声程s,满足,

19、

20、式(2)中,x为每一声传播通道对应的声波入射点与中隔板朝向声源的底端面的中心点的距离,f为声聚焦焦点与底端面的中心点之间的距离,h为围板的高度;n为每一声波传播通道中位于同一隔板上隔片的数量;l为每一隔片的长度,每一声传播通道的多个隔片的长度相同。

21、在一种可能的实施方式中,声波的频率λ,满足500hz≤λ≤30000hz,多个声波传播通道内声波的频率、相位一致。

22、与现有技术相比,本申请的有益效果是:

23、本申请本申请通过对每一子腔内隔片的长度进行设计,令声波在每一声传播通道对应的传播路径均能够得到控制,确保通过全部声传播通道的声波都能够在声聚焦焦点处相位一致,能够最大化地实现精确聚焦,实现稳定的聚焦效果。

24、本申请公开的声聚焦装置采用围板、多个隔板和多个隔片的结构设计,整体结构简单、模块化,制造成本低廉,有较高的灵活性和适用性,且整体占用较少空间,可大幅提高空间利用率。

25、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。



技术特征:

1.一种声聚焦装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的声聚焦装置,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的声聚焦装置,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的声聚焦装置,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的声聚焦装置,其特征在于,

6.一种声聚焦系统,其特征在于,包括:如权利要求1至5中任一项所述的声聚焦装置。

7.根据权利要求6所述的声聚焦系统,其特征在于,还包括:

8.根据权利要求6所述的声聚焦系统,其特征在于,还包括:

9.根据权利要求6所述的声聚焦系统,其特征在于,

10.根据权利要求6所述的声聚焦系统,其特征在于,


技术总结
本申请实施例公开了一种声聚焦装置和声聚焦系统,声聚焦装置包括围板、多个隔板和多个隔片,围板具有两端开口的腔体。多个隔板连接于围板上并将腔体划分为多个子腔,多个隔板包括中隔板和对称设在中隔板两侧的第一隔板和第二隔板。多个隔片包括多个中隔片、多个第一隔片、多个第二隔片和多个侧隔片。其中,位于同一子腔内的隔片交错排布以构造出声传播通道,沿远离中隔板的方向,相邻子腔内的隔片的长度不同。本申请公开的声聚焦装置可以对声波在每一声传播通道内的传播路径进行控制,确保通过全部声传播通道的声波都能够在声聚焦焦点处相位一致,能够最大化地实现精确聚焦,实现稳定的聚焦效果。

技术研发人员:杨春伊,张驰,郑世贺,栾婷婷,徐佳璨,史清华,李新然,包志刚,顾峻祎,王靖涴
受保护的技术使用者:沈阳建筑大学
技术研发日:
技术公布日:2025/11/14
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