[发明专利]一种小型水下亚波长声学开关装置

说明书

一种小型水下亚波长声学开关装置，属于水声探测和水声通讯技术领域。设有两部分声人工结构、声栅固定板、声栅支撑板、吊装环、稳定块、底座、竖直固定板和声栅转动圆；第一部分声人工结构为一维流固超晶格，第二部分声人工结构由沿水平方向周期排列的可调谐的矩形声栅构成；声栅固定板上均设有周期排列的圆孔，声栅转动圆镶嵌在圆孔内，声栅转动圆中间设矩形孔，矩形声栅穿过并固定在矩形孔中，竖直固定板竖直固定在底座上，稳定块固定在竖直固定板与底座之间，吊装环设在竖直固定板的顶部，声栅支撑板设在左右竖直固定板的下部，声栅固定板设在左右竖直固定板的上部。为亚波长结构，尺寸小，可在水下环境工作，并实现快速调控声波的作用。

技术领域

本发明属于水声探测和水声通讯技术领域，尤其是涉及利用超表面实现的一种小型水下亚波长声学开关装置。

背景技术

目前，有很多关于空气中波前调控装置的研究，但是大多数不涉及水下的波前调控，实现水下声能流的导通与截止快速随意切换的水下亚波长声学开关装置的相关研究目前还没有人提出。传统的人工材料虽然能够实现声屏蔽作用，却具有大尺寸、调控速度慢等缺点([1]DeymierPAed2013AcousticMetamaterialsandPhononicCrystals(SpringerSeriesinSolid-StateSciences)Berlin:Springer)，尽管一般的声子晶体禁带特性也可以用来实现声能流的导通与截止，但其缺点是结构的尺寸仍旧远远大于入射声波的波长，并且调控速度也不够快，它们都不能同时满足小型化、集成化、水下快速调控的实用要求，而小型化和集成化才是未来声学设备发展趋势([2]Li yong.Research on soundwave regulation based on acoustic artificial structure[D].Doctoraldissertation,nanjing university,2013)。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的声学开关装置尺寸大、调控速度慢、水下应用受局限等问题，提供利用超表面实现的一种小型水下亚波长声学开关装置。

本发明设有第一部分声人工结构、第二部分声人工结构、声栅固定板、声栅支撑板、吊装环、稳定块、底座、竖直固定板和声栅转动圆；

所述第一部分声人工结构为一维流固超晶格，设有前后两块有机玻璃板，前后两块有机玻璃板间设有夹缝，前后两块有机玻璃板固定在竖直固定板的凹槽内，工作时，液体浸入前后两块有机玻璃板夹缝之间，构成一维流固超晶格；所述第二部分声人工结构由沿水平方向周期排列的可调谐的矩形声栅构成；所述声栅固定板由上下两块有机玻璃板组成，上下两块有机玻璃板上均设有周期排列的圆孔，声栅转动圆镶嵌在声栅固定板的圆孔内，声栅转动圆中间设有矩形孔，第二部分声人工结构的矩形声栅穿过并固定在上下两排声栅转动圆的矩形孔之中，竖直固定板竖直固定在底座上，稳定块固定在竖直固定板与底座之间，吊装环设在竖直固定板的顶部，声栅支撑板设在左右竖直固定板的下部，声栅固定板设在左右竖直固定板的上部，第二部分声人工结构设于左右竖直固定板的之间。

所述一维流固超晶格为“有机玻璃-水-有机玻璃”的结构模式，每块有机玻璃板的长度可为400mm，宽度可为400mm，厚度可为2mm，前后两块有机玻璃板的夹缝可为1mm。

所述第二部分声人工结构的长度可为350mm，宽度可为15mm，厚度可为2mm；所述矩形声栅的宽度可为15mm，厚度可为2mm。

所述声栅固定板可采用矩形声栅固定板；矩形声栅固定板的长度可为400mm，宽度可为22mm，厚度可为10mm；所述声栅固定板的上有机玻璃板上周期排列的圆孔直径可为16mm，声栅固定板的下有机玻璃板上周期排列的圆孔直径可为15mm。

所述声栅支撑板的长度可为400mm，宽度可为22mm，厚度可为5mm。

所述吊装环的直径可为20mm。