CN110223667A - 一种复合空腔声障板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种复合空腔声障板。包括空腔障板，在空腔障板上粘合有橡胶层，所述橡胶层内部有周期排列的空腔。本发明可以通过在矩形空腔障板上覆盖较薄的带空腔的橡胶层材料结构，使得在550Hz‑3000Hz的频段范围内，复合声障板具有很好的隔声性能，且复合声障板下矢量传感器的有效工作频段为全频段，有利于信号的接收，改善了矢量舷侧阵声纳系统的性能。本发明具有结构简单，制作工艺简单的特点。

Description

一种复合空腔声障板
技术领域
本发明涉及的是一种声障板，尤其涉及一种改善声障板下矢量传感器接收性能的复合声障板。
背景技术
上世纪九十年代，我国成功研制了矢量传感器，突破了我国海洋检测系统中依靠声压传感器的限制，推动了我国声纳技术的发展。矢量传感器可以同时获取水下声场中的声压和质点振速信息，通过对水下介质质点振速与声压信号进行联合处理，能够很好的抑制各向同性背景噪声，当使用由矢量传感器组成的声纳基阵时，能获得比相同数量的声压阵更好的性能；同时矢量传感器的振速通道的指向性为偶极子形，形状不根据频率变化而变化，这有利于声纳系统向低频方向发展。矢量水听器的诸多优势使其成功应用在很多水声设备上，如浮标声纳、拖曳阵声纳中，并取得了设备简单、重量轻、可靠性高、目标探测能力强等一系列较为理想的效果，矢量传感器的优良性能使人们试图将其应用于舷侧阵声纳系统中。
声纳基阵是声纳系统的重要组成部分，往往由水声换能器、导流罩和声障板组成。声障板是声纳系统的重要组成部分，因此关于声障板的公开报道也较多，例如：申请号为201520028881.2、名称为“一种用于声呐基阵的声障板”；申请号为201720012288.3、名称为“一种用于水下障碍物探测装置的隔声障板”；申请号为201810935550.0、名称为“一种模块式水下耐压隔声障板”等专利文件中公开的技术方案等。
舷侧阵声纳系统的声纳基阵使用时安装在舷侧上，由于安装空间有限，其声障板为较薄的矩形平面声障板，声障板具有屏蔽或降低基阵载体的结构振动辐射噪声，均化局部声场，保证信号的空间相关性，提高基阵信噪比等作用。在声纳基阵中通常使用反声障板，这需要障板材料为与水严重失配的材料，且能够承受高流体静压力的作用，在深水中使用时不会变形。为了解决这个问题，采用由金属薄板焊接成空气腔的空腔障板作为反声障板，封闭的空气腔和水阻抗严重失配，起着良好的去耦和反声作用，但是在矩形空腔障板条件下矢量传感器的反射增益变化范围大，矢量传感器的有效工作频段较窄，从而影响了矢量舷侧阵声纳系统的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够改善矢量传感器接收性能的复合空腔声障板。
本发明的目的是这样实现的：包括空腔障板，在空腔障板上粘合有橡胶层，所述橡胶层内部有周期排列的空腔。
本发明还可以包括：
1.所述的所述的空腔为圆台空腔。
2.所述的橡胶层包括空腔层和封口层，所述的空腔设置在空腔层中，空腔在空腔层中的底部为封口、上部为敞口，所述的封口层粘合在空腔层上使空腔的上部敞口密闭。
3.圆台空腔的轴线之间距离为10mm，圆台空腔的轴线方向垂直于圆台表面。
4.所述空腔层的厚度为19.5mm，所述圆台空腔的高度为16mm，圆台上表面直径为4.2mm，圆台下表面直径为5.2mm；所述封口层的厚度为0.5mm。
5.所述空腔障板是由金属薄板焊接成的带空气腔的空腔障板，所述的金属薄板的厚度为5mm，空气腔厚度不超过空气介质中适用频段最高频率对应波长的一半。
本发明提供的是一种应用于矢量舷侧阵声纳系统的复合矩形空腔声障板，包括依次设置的橡胶封口层、橡胶空腔层和由金属薄板焊接成空气腔的空腔障板，所述橡胶空腔层上内嵌周期排列的圆台空腔，应用时封口层上方一定距离处置放矢量传感器。
所述封口层和空腔层均采用乙丙橡胶制作，由金属薄板焊接成空气腔的空腔障板采用钢材料制作。所述封口层和橡胶空腔层一体热压型。封口层和橡胶空腔层、由金属薄板焊接成空气腔的空腔障板通过粘合剂粘合而成，并经过一体冷压成型。
本发明具有以下优点：
1.本发明可以通过在矩形空腔障板上覆盖较薄的带空腔的橡胶层材料结构，使得在550Hz-3000Hz的频段范围内，复合声障板具有很好的隔声性能，且复合声障板下矢量传感器的有效工作频段为全频段，有利于信号的接收，改善了矢量舷侧阵声纳系统的性能。
2.本发明具有结构简单，制作工艺简单的特点。
附图说明
图1为本发明复合矩形空腔声障板的几何示意图；
图2为本发明橡胶空腔层的俯视图；
图3为本发明实施例中的复合矩形空腔声障板在水下介质中透射系数随频率变化曲线；
图4为本发明实施例中的复合矩形空腔声障板在水下介质中插入损失随频率变化曲线；
图5为本发明实施例中的复合矩形空腔声障板与由5mm钢-10mm空气-5mm钢构成的矩形空腔声障板下声压反射增益随频率变化曲线对比图；
图6为本发明实施例中的复合矩形空腔声障板与由5mm钢-10mm空气-5mm钢构成的矩形空腔声障板下振速反射增益随频率变化曲线对比图。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
结合图1和图2，一种应用于矢量舷侧阵声纳系统的复合矩形空腔障板包括依次设置的封口层1、橡胶空腔层2和由金属薄板焊接成空气腔的空腔障板3，所述橡胶空腔层上内嵌周期排列的圆台空腔4，应用时封口层上方一定距离处置放矢量传感器。所述封口层和橡胶空腔层均采用乙丙橡胶制作，由金属薄板焊接成空气腔的空腔障板采用钢材料制作。选用的橡胶空腔层上的所有圆台空腔的轴线之间距离为10mm，圆台空腔的高度为16mm，圆台上表面直径为4.2mm，圆台下表面直径为5.2mm，圆台空腔的轴线方向垂直于圆台表面。选用的封口层的厚度为0.5mm，橡胶空腔层的厚度为19.5mm，由金属薄板焊接成空气腔的空腔障板的上下金属薄板厚度为5mm，空气腔厚度为10mm。所述封口层和橡胶空腔层为一体热压型。所述封口层和橡胶空腔层、由金属薄板焊接成空气腔的空腔障板通过粘合剂粘合而成，并经过一体冷压成型。
以下结合仿真结果对本发明的优点作进一步的描述：
参照图3和图4，在550Hz-3000Hz频段范围内，当声波从封口层一侧入射本发明实施例中的复合矩形空腔声障板时，复合空腔声障板在水下介质中透射系数非常小，在550Hz处插入损失大于40dB，且随着频率的升高插入损失逐渐增加，该复合空腔声障板具有很好的隔声性能，满足工程需求。
参照图5和图6，将反射增益定义为20lg|p1/p0|(20lg|v1/v0|)，p1(v1)为障板条件下矢量传感器接收的声压(振速分量)，而p0(v0)为入射信号的声压(振速分量)，该反射增益反映了障板对入射信号的增强程度。在实际工程中，通常认为反射增益大于-3dB的频段为声障板的有效工作频段，在矢量舷侧阵声纳系统中，为了更好地通过声压和振速联合处理来实现良好的抗噪性能，矢量传感器的声压反射增益和振速反射增益均需大于-3dB。当矢量传感器与障板(声波入射端一侧)的距离为95mm时，在550Hz-3000Hz频段范围内，若声波入射由5mm钢-10mm空气-5mm钢构成的矩形空腔声障板，在部分频段矢量传感器振速通道的接收灵敏度由于抵消的作用下降严重，矩形空腔障板下矢量传感器的有效工作频段为653Hz-2176Hz；若声波从封口层一侧入射本发明实施例中的复合矩形空腔障板，复合矩形空腔障板下矢量传感器的有效工作频段为550Hz-3000Hz，可见本发明通过在矩形空腔障板上覆盖一层较薄的材料结构可以使入射信号和反射信号在更宽的频带内达到相长干涉，解决了在部分频带内矢量传感器振速通道的接收灵敏度低的问题，同时提高了低频段的声压反射增益，扩展了矢量传感器的有效工作频段，从而改善了矢量舷侧阵声纳系统的性能。

Claims (10)

1.一种复合空腔声障板，包括空腔障板，其特征是：在空腔障板上粘合有橡胶层，所述橡胶层内部有周期排列的空腔。
2.根据权利要求1所述的复合空腔声障板，其特征是：所述的所述的空腔为圆台空腔。
3.根据权利要求2所述的复合空腔声障板，其特征是：所述的橡胶层包括空腔层和封口层，所述的空腔设置在空腔层中，空腔在空腔层中的底部为封口、上部为敞口，所述的封口层粘合在空腔层上使空腔的上部敞口密闭。
4.根据权利要求2或3所述的复合空腔声障板，其特征是：圆台空腔的轴线之间距离为10mm，圆台空腔的轴线方向垂直于圆台表面。
5.根据权利要求3所述的复合空腔声障板，其特征是：所述空腔层的厚度为19.5mm，所述圆台空腔的高度为16mm，圆台上表面直径为4.2mm，圆台下表面直径为5.2mm；所述封口层的厚度为0.5mm。
6.根据权利要求4所述的复合空腔声障板，其特征是：所述空腔层的厚度为19.5mm，所述圆台空腔的高度为16mm，圆台上表面直径为4.2mm，圆台下表面直径为5.2mm；所述封口层的厚度为0.5mm。
7.根据权利要求1或2或3所述的复合空腔声障板，其特征是：所述空腔障板是由金属薄板焊接成的带空气腔的空腔障板，所述的金属薄板的厚度为5mm，空气腔厚度不超过空气介质中适用频段最高频率对应波长的一半。
8.根据权利要求4所述的复合空腔声障板，其特征是：所述空腔障板是由金属薄板焊接成的带空气腔的空腔障板，所述的金属薄板的厚度为5mm，空气腔厚度不超过空气介质中适用频段最高频率对应波长的一半。
9.根据权利要求5所述的复合空腔声障板，其特征是：所述空腔障板是由金属薄板焊接成的带空气腔的空腔障板，所述的金属薄板的厚度为5mm，空气腔厚度不超过空气介质中适用频段最高频率对应波长的一半。
10.根据权利要求6所述的复合空腔声障板，其特征是：所述空腔障板是由金属薄板焊接成的带空气腔的空腔障板，所述的金属薄板的厚度为5mm，空气腔厚度不超过空气介质中适用频段最高频率对应波长的一半。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110580894A (zh) * 2019-09-24 2019-12-17 哈尔滨工程大学 一种用于水下探测设备的声障板复合结构
CN111145711A (zh) * 2019-12-20 2020-05-12 沈阳辽海装备有限责任公司 一种水下释压的反声障板
CN113077776A (zh) * 2021-03-22 2021-07-06 哈尔滨工程大学 一种内嵌半径梯度变化的球形空腔阵列多频带声学覆盖层
CN113380219A (zh) * 2021-06-07 2021-09-10 哈尔滨工程大学 一种可弯曲折叠的空气夹层式柔性声反射结构及其应用

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1588121A (zh) * 2004-09-24 2005-03-02 浙江大学 具有降噪的舷侧声纳阵声障装置
JP2007262669A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Ps Mitsubishi Construction Co Ltd 吸音板構造及び該吸音板構造を用いた道路用遮音壁
CN102543062A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种宽频耐压反声结构
CN104392715A (zh) * 2014-11-27 2015-03-04 成都瑞途电子有限公司 一种用于声呐基阵的复合隔声障板
JP2015060026A (ja) * 2013-09-18 2015-03-30 ヤマハ株式会社 音響構造体
CN104966511A (zh) * 2015-07-30 2015-10-07 贵州大学 一种二元嵌入式圆柱空腔吸声覆盖层
CN105109122A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 贵州大学 一种粘弹性复合隔声板
CN204926787U (zh) * 2015-07-30 2015-12-30 贵州大学 一种圆柱空腔组合型吸声覆盖层
CN106003855A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 大连塑料研究所有限公司 一种逆凸套叠式中空结构板及其制作方法
CN106915310A (zh) * 2017-03-16 2017-07-04 天津市浩迪橡塑科技有限公司 双空腔吸音材料结构阻尼板及其制备方法
CN206625386U (zh) * 2017-03-21 2017-11-10 湖南优冠体育材料有限公司 一种新型a级防火吸音板
FR3069091A3 (fr) * 2017-07-12 2019-01-18 Airbus Operations Sas Structure absorbante de sons

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1588121A (zh) * 2004-09-24 2005-03-02 浙江大学 具有降噪的舷侧声纳阵声障装置
JP2007262669A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Ps Mitsubishi Construction Co Ltd 吸音板構造及び該吸音板構造を用いた道路用遮音壁
CN102543062A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种宽频耐压反声结构
JP2015060026A (ja) * 2013-09-18 2015-03-30 ヤマハ株式会社 音響構造体
CN104392715A (zh) * 2014-11-27 2015-03-04 成都瑞途电子有限公司 一种用于声呐基阵的复合隔声障板
CN104966511A (zh) * 2015-07-30 2015-10-07 贵州大学 一种二元嵌入式圆柱空腔吸声覆盖层
CN204926787U (zh) * 2015-07-30 2015-12-30 贵州大学 一种圆柱空腔组合型吸声覆盖层
CN105109122A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 贵州大学 一种粘弹性复合隔声板
CN106003855A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 大连塑料研究所有限公司 一种逆凸套叠式中空结构板及其制作方法
CN106915310A (zh) * 2017-03-16 2017-07-04 天津市浩迪橡塑科技有限公司 双空腔吸音材料结构阻尼板及其制备方法
CN206625386U (zh) * 2017-03-21 2017-11-10 湖南优冠体育材料有限公司 一种新型a级防火吸音板
FR3069091A3 (fr) * 2017-07-12 2019-01-18 Airbus Operations Sas Structure absorbante de sons

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡梦龙: "基于矩形障板的舷侧阵被动测向方法研究", 《优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》, no. 1, 15 January 2019 (2019-01-15), pages 10 - 16 *
黄翠芹 等: "工业噪声控制手册", 湖北科学技术出版社, pages: 49 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110580894A (zh) * 2019-09-24 2019-12-17 哈尔滨工程大学 一种用于水下探测设备的声障板复合结构
CN110580894B (zh) * 2019-09-24 2024-04-19 哈尔滨工程大学 一种用于水下探测设备的声障板复合结构
CN111145711A (zh) * 2019-12-20 2020-05-12 沈阳辽海装备有限责任公司 一种水下释压的反声障板
CN111145711B (zh) * 2019-12-20 2023-12-26 沈阳辽海装备有限责任公司 一种水下释压的反声障板
CN113077776A (zh) * 2021-03-22 2021-07-06 哈尔滨工程大学 一种内嵌半径梯度变化的球形空腔阵列多频带声学覆盖层
CN113380219A (zh) * 2021-06-07 2021-09-10 哈尔滨工程大学 一种可弯曲折叠的空气夹层式柔性声反射结构及其应用
CN113380219B (zh) * 2021-06-07 2022-05-20 哈尔滨工程大学 一种可弯曲折叠的空气夹层式柔性声反射结构及其应用

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