一种声呐装置

本技术涉及一种声呐装置。

背景技术：

1、随着信息技术的发展，高速可靠的声呐探测是水下无人集群协同和组网不可或缺的一部分。应用于声呐声波发射装置的换能器，类型与功能多种多样：对能量集中、波束覆盖范围小的换能器来说，可以实现目标定位和跟踪、水下成像、水下测距、水下通信、水下导航等；对于波束覆盖范围大的换能器，则可以实现海洋勘测、水下搜救与救援、检测海洋生态等任务。

2、因此，通过调节换能器的波束开角、方向性和能量分布，可以实现更精确、高效和适应性强的声呐探测和定位能力，优化声呐系统的性能，提高目标定位和跟踪的准确性，并在不同的水下环境中获得最佳的信号传播效果。

3、声源阵列调节是常见的声呐波束形状调节方法，但该方法需要复杂的电子控制系统来控制每个发射元件的激发时序、相位和振幅等参数，即在设计和实施过程中需要更多的设备、电路和软件支持。其声源阵列中的发射元件需要进行精确的相位调控，有较高的相位对齐要求，以确保波束形状的准确性和稳定性。声源阵列的调节可能对环境因素较为敏感，如温度变化、水质影响等。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种声呐装置。

2、为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种声呐装置，包括换能器、反射空腔和连接杆，所述换能器与所述反射空腔通过所述连接杆固定连接，所述反射空腔具有反射凹面，所述换能器设置在所述反射凹面的前方，所述换能器发出的声波经过所述反射凹面反射后向外发射，从外部传来的声波经过所述反射凹面反射后由所述换能器接收。

4、进一步地：

5、所述反射凹面表面涂覆有用于调节声波的波束的涂层。

6、所述反射空腔内填充空气，且在所述反射空腔内设有吸音材料或声学阻尼材料。

7、所述反射凹面为抛物面构型。

8、所述述换能器安装在所述反射凹面的焦点处。

9、所述反射凹面经构造以将所述换能器发出的声波波束转换为平行波束后向外发射。

10、所述反射空腔为圆锅状外形，具有外弧形壁、内弧形壁以及形成在所述外弧形壁和所述内弧形壁之间的内腔，所述反射凹面形成在所述内弧形壁上。

11、所述外弧形壁与所述内弧形壁平行，所述外弧形壁的下缘与所述内弧形壁的下缘通过环形平面连接。

12、所述换能器为圆饼形，所述换能器通过彼此间隔120度的三根所述连接杆与所述反射空腔相连。

13、本实用新型具有如下有益效果：

14、本实用新型的声呐装置中设置了与换能器通过连接杆固定连接的反射空腔，反射空腔具有反射凹面，换能器发出的声波经过反射凹面反射后向外发射，而从外部传来的声波经过反射凹面反射后由换能器接收，通过引入反射空腔作为声波反射体，可以改变声波波束特性，例如，可通过抛物面形状的反射空腔实现将球面点声源的声波波束转换为平行声波发出，而空腔具有良好的声波反射特性，可在空腔反射表面涂覆涂层，以实现声波的波束调节，包括增加声波反射率等，且声波反射体采用空腔结构同时还具有好的结构强度和稳定性。相对于采用声源阵列调节的设计，本实用新型简化了声呐装置的系统结构，无需电子控制；通过反射空腔直接改变声波的传播和反射路径，从而实现波束形状的调节，无需复杂的相位对齐和控制电路；可实现声呐装置较小的体积，从而更好地适应不同的应用环境和空间限制。反射空腔作为声波反射体对温度、水质等变化不敏感，稳定性好，能够适应不同的水下环境条件。由于上述特点，可提高声呐装置作业的安全性、精确性和效率。该装置可广泛应用于声呐系统、声学测量和声学成像等领域。

15、本实用新型实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。

技术特征：

1.一种声呐装置，其特征在于，包括换能器、反射空腔和连接杆，所述换能器与所述反射空腔通过所述连接杆固定连接，所述反射空腔具有反射凹面，所述换能器设置在所述反射凹面的前方，所述换能器发出的声波经过所述反射凹面反射后向外发射，从外部传来的声波经过所述反射凹面反射后由所述换能器接收。

2.如权利要求1所述的声呐装置，其特征在于，所述反射凹面表面涂覆有用于调节声波的波束的涂层。

3.如权利要求1所述的声呐装置，其特征在于，所述反射空腔内填充空气，且在所述反射空腔内设有吸音材料或声学阻尼材料。

4.如权利要求1所述的声呐装置，其特征在于，所述反射凹面为抛物面构型。

5.如权利要求1所述的声呐装置，其特征在于，所述换能器安装在所述反射凹面的焦点处。

6.如权利要求1所述的声呐装置，其特征在于，所述反射凹面经构造以将所述换能器发出的声波波束转换为平行波束后向外发射。

7.如权利要求1至6任一项所述的声呐装置，其特征在于，所述反射空腔为圆锅状外形，具有外弧形壁、内弧形壁以及形成在所述外弧形壁和所述内弧形壁之间的内腔，所述反射凹面形成在所述内弧形壁上。

8.如权利要求7所述的声呐装置，其特征在于，所述外弧形壁与所述内弧形壁平行，所述外弧形壁的下缘与所述内弧形壁的下缘通过环形平面连接。

9.如权利要求1至6任一项所述的声呐装置，其特征在于，所述换能器为圆饼形，所述换能器通过彼此间隔120度的三根所述连接杆与所述反射空腔相连。

技术总结
一种声呐装置，包括换能器、反射空腔和连接杆，所述换能器与所述反射空腔通过所述连接杆固定连接，所述反射空腔具有反射凹面，所述换能器设置在所述反射凹面的前方，所述换能器发出的声波经过所述反射凹面反射后向外发射，从外部传来的声波经过所述反射凹面反射后由所述换能器接收。本技术简化了声呐装置的系统结构，无需电子控制；通过反射空腔直接改变声波的传播和反射路径，实现波束形状的调节无需复杂的相位对齐和控制电路；可实现声呐装置较小的体积，从而更好地适应不同的应用环境和空间限制。反射空腔作为声波反射体对温度、水质等变化不敏感，稳定性好。该装置可广泛应用于声呐系统、声学测量和声学成像等用途。

技术研发人员：李强,方晓雪,张翌明
受保护的技术使用者：清华大学深圳国际研究生院
技术研发日：20230728
技术公布日：2024/1/25