[发明专利]声反射器

说明书

例如从英国专利(引文索引0001)：GB 2437016 A(国防部长(THE SECRETARY OF SATE FOR DEFENCE)).10-10-2007(通过引用并入本文)已知无源声反射器。在英国专利2437016中，无源声反射器具有布置成围绕核芯(core)的壁，所述外壳能够将入射在外壳上的声波传输(transmit)到核芯中，以被聚焦，并从位于入射区域对面的外壳的区域反射，以便提供来自反射器的反射声信号输出，特征在于，核芯是以球体或直柱的形式，并由一个或多个同心材料层形成，该材料具有从840到1500ms^-1的波速，以及外壳相对于核芯被这样度量(dimension)使得入射在外壳上的声波的一部分被耦合到外壳壁中并在其中被引导到外壳的圆周周围，然后被再辐射以在构造上(constructively)与所述反射声信号输出组合，以便提供增强的反射声信号输出。

实际上已发现，这样的反射器的性能并不总是可预测的，且根据所述结构，当被浸没在深水中时或当从这样的深度升起时在一些情况下进一步产生变形或故障危险。

最近出现了声反射器的其它潜在的应用以标记地下气体管道等，与其它地下物体例如电缆不同，地气体管道很难使用常规基于电磁的探测系统来探测。

根据本发明，包括围绕核芯的外壳，所述外壳具有：一个或多个声窗口，入射在外壳的表面上的声波穿过声窗口传输到核芯中；焦点，将进入核芯的声波反射回到声窗口之一，特征在于，在外壳中的声波传输的速度与在核芯中波传输的平均速度之比在2.5到3.4的范围内。

优选地，在外壳中声波传输的速度与在核芯中波传输的平均速度之比在2.74到3.4的范围内，包括2.74和3.4。

更优选地，所述比在2.74到2.86的范围内，包括2.74和2.86。

发明人意外地发现，峰值目标回声强度出现在比为大约2.82处，具有-4dB的强度，但在该范围内强度通常好于-15dB，且在2.5到3.4的范围内好于-10dB。在该范围之外，反射器较不适合于商业应用，因为反射器的直径必须显著增加以补偿减小的目标强度。例如，如果比是2.48，则目标回声强度落到-27dB。在该范围内操作直径为300mm或更小的声反射器是完全可行的，虽然因为下面解释的其它原因，100mm对于在海底环境中操作的商用反射器可能是实际较低的限制，因为反射器所响应的频率明显地增加，所以响应明显地增加(见段落[0083])。

关键参数依赖于穿过核芯的平均声速度的实现意指核芯将由混合材料构成例如由水和弹性体构成，且这提高了将声反射器构造成经得起在高温时的运输和储藏的能力，见段落[0133]和后文等。

外壳可由非金属、环氧树脂浸渍碳纤维、(芳族聚酸胺)纤维、浸渍有环氧树脂的[聚乙烯(聚对苯基苯并二恶唑)或PBO]纤维、或聚乙烯纤维(例如)形成。通过改变合成物中的纤维的含量，声音的速度可被调节以匹配应用。

在潜在的金属外壳中，铝及其合金特别好，因为铝的外壳材料反射入射声信号的大约50％，其余部分被吸收并穿过核芯或外壳。这与例如钢比较，其中只有相对少的百分比的入射声辐射穿到材料中，其余部分被反射。在铝或其合金之一用作外壳的情况中，核芯可以是如前面所示的黄铜，或者优选地是具有大约1620ms^-1的波速的材料，丁基橡胶NASL-H862A和B252(参考：Lastinger in NRL memorandum AD733978“四种弹性体的声速(Speed of Sound in Four Elastomers)”)满足这个标准并且是适合的。