[发明专利]一种可调谐水-空气界面声波通讯结构

说明书

本发明涉及一种可调谐水‑空气界面声波通讯结构，包括至少一个结构单元，前述的结构单元包括开设在基体材料内的声主波导和耦合旁支管；还包括两个弹簧滑块，两者沿着耦合旁支路截面径向方向相对布设在声主波导与耦合旁支管之间，两个相对布设的弹簧滑块之间的间隙形成连通声主波导和耦合旁支管的连接喉管；本发明通过调整两个弹簧滑块之间的距离实现连接喉管宽度的调整，且连接喉管将耦合旁支管沿着其截面径向方向分成对称的两部分；通过改变耦合波导的结构调节其谐振状态，从而实现多频点的声波在水‑空气间透射，达到海‑空之间声信息传输的目的。

技术领域

本发明涉及一种可调谐水-空气界面声波通讯结构，属于水声学和音频声学领域。

背景技术

对于声阻抗不匹配的水-空气界面可以用传统的阻抗匹配方法可以进行阻抗匹配，然而在许多实际应用中，找到合适的匹配层材料非常困难；另一方面，传统的声阻抗匹配声透射在某一固定频率有效，这在要求多频点声透射的水-空气间声信息传输中很难使用。

主要问题在于：为减小声波在传播过程中的能量衰减，保证声波具备一定的能量，传输声波要求具有较小的频率。因此要实现在低频段的可调谐声传输，这就需要研究如何减小声学结构的尺度，以及如何调节结构的谐振状态满足不同频率声波的透射，以更好的进行实际应用。

发明内容

本发明提供一种可调谐水-空气界面声波通讯结构，通过改变耦合波导的结构调节其谐振状态，从而实现多频点的声波在水-空气间透射，达到海-空之间声信息传输的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可调谐水-空气界面声波通讯结构，包括至少一个结构单元，

前述的结构单元包括开设在基体材料内的声主波导和耦合旁支管；

还包括两个弹簧滑块，两者沿着耦合旁支路截面径向方向相对布设在声主波导与耦合旁支管之间，两个相对布设的弹簧滑块之间的间隙形成连通声主波导和耦合旁支管的连接喉管；

通过调整两个弹簧滑块之间的距离实现连接喉管宽度的调整，且连接喉管将耦合旁支管沿着其截面径向方向分成对称的两部分；

作为本发明的进一步优选，前述的弹簧滑块包括弹簧和质量块，弹簧固定在质量块上，相对布设的质量块之间间隙形成的孔状结构为连接喉管；

作为本发明的进一步优选，前述的结构单元以周期阵列形式排布或者以非周期阵列排布；

作为本发明的进一步优选，前述的声主波导呈直线型或者弯曲型；

作为本发明的进一步优选，前述的声主波导的截面呈圆形或者正方形或者长方形或者三角形；

作为本发明的进一步优选，质量块的横截面呈圆形或者正方形或者长方形或者三角形；

作为本发明的进一步优选，前述的连接喉管为开设在声主波导侧壁上的孔状结构，其截面呈圆形或正方形或者长方形或者三角形；

作为本发明的进一步优选，前述耦合旁支管呈直线型或者弯曲型；

作为本发明的进一步优选，前述耦合旁支管的截面呈圆形或者正方形或者长方形或者三角形；

作为本发明的进一步优选，前述的结构单元以周期阵列形式排布或者以非周期阵列排布，周期或者非周期阵列为直线型或曲线型。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

我们设计了周期性的耦合波导，每个周期的结构单元是一个复合波导；通过改变耦合波导的结构尺寸调节该结构的谐振状态，有助于实现在阻抗不匹配水-空气界面之间的多频点声信息传输。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。