CN116106874A - 一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法 - Google Patents
一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116106874A CN116106874A CN202211704549.XA CN202211704549A CN116106874A CN 116106874 A CN116106874 A CN 116106874A CN 202211704549 A CN202211704549 A CN 202211704549A CN 116106874 A CN116106874 A CN 116106874A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- source
- sound
- super
- sonar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/523—Details of pulse systems
- G01S7/524—Transmitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/534—Details of non-pulse systems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2113/00—Details relating to the application field
- G06F2113/10—Additive manufacturing, e.g. 3D printing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法，对具有频率梯度的线阵列声源进行点源近似，在远场条件下推导得到叠加声束的偏转角随时间变化，产生自动扫描声束，分析确定通过调节频率梯度能自由调节声束的扫描速度；确定超表面单源声呐装置参数；计算出频率空间分离区域的长度及超表面单源声呐为引入频率梯度所需要满足的连续相位分布，并经过离散化操作转化为二值振幅分布；并设计一种振幅编码的数字化声学结构，作为超表面单源声呐的实际实现手段；构建具有梳状频率谱的声源，并搭建超表面单源声呐装置。本发明引入频率梯度这一新的声束操控自由度，显著减小声呐发射装置的尺寸；显著降低声呐发射系统的能耗与复杂度。
Description
技术领域
本发明属于声学领域，具体涉及一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法。
背景技术
长期以来，高速、高效率、宽角度的声束空间扫描在超声成像、水下目标定位和声呐通信等领域具有重要的应用价值。当前声束的空间动态扫描主要是通过发射装置的机械移动或多通道有源相控阵声呐实现。一方面，发射装置的机械移动会不可避免地引入噪声，且扫描速率受限于机械移动的速度；另一方面，有源相控阵声呐一般由多个可独立编址的换能器构成，通过对每一路换能器的驱动信号进行调控来实现声束的动态扫描，然而，其复杂的控制系统、大器件尺度以及高成本和高能耗，严重阻碍着声呐器件的小型化与集成化进程。近年来，具有反常声学属性的声学超材料和超表面为在亚波长的空间尺度内精准地操控声波提供了一个新的自由度，实现了常规方法难以或无法完成的各种特殊声波操控。因此，将声学超表面的前沿技术应用于新型声呐装置的设计中去，在突破现有技术的性能短板的同时保留现有技术各自的优点，有望为声呐发射器件的小型化、简单化和集成化提供全新的解决方案。
当前常规的声呐发射系统通常是基于有源相控阵技术，利用大量可单独编址的换能器单元构成发射阵列，实现对发射声束指向性的调控。然而，有源相控阵声呐不仅成本高、系统复杂，且器件尺度较大，尤其是对于超声频段的发射换能器，其单元尺寸一般为波长量级，因此根据波束成形理论，声束的偏转方向极度受限，这不仅会限制声呐的探测范围，也会影响声呐设备的集成化和小型化。无源声学超表面虽然能够在亚波长的空间尺度内对声波进行任意地调控，然而这种人工结构的声学功能较为单一，一旦装配完成，其声学性能就无法改变。有源声学超表面具有可重构、可实时调节以及结构紧凑等显著优点，然而当前的有源声学超表面对外加流场、能耗和多路有源驱动等因素存在固有依赖，难以直接应用于集成声呐发射系统。综上所述，无论是利用现有的有源相控阵声呐技术亦或是前沿的超表面技术来实现声束的空间扫描，都离不开多个独立声源以及多通道信号驱动系统，如何构建一种只需要单一声源、且无需时空调制的新型声呐装置仍然是一个较大的挑战。
发明内容
发明目的：本发明提供一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法，利用紧凑型声学超表面引入频率梯度这一新的声束操控自由度，显著减小声呐发射装置的尺寸；利用单一声源实现高速、宽角度的声束自动空间扫描，显著降低声呐发射系统的能耗与复杂度；突破对主动控制系统和多路驱动的依赖，构建时空静态的超表面单源声呐装置。
技术方案：本发明所述的一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法，具体包括以下步骤：
(1)对具有频率梯度的线阵列声源进行点源近似，在远场条件下推导得到叠加声束的偏转角随时间变化，产生自动扫描声束，分析确定通过调节频率梯度能自由调节声束的扫描速度；
(2)确定包括合成梳状频率源的中心频率、频率间隔、频率成分个数、声波的入射角度以及目标焦平面上不同频率声束焦点的间距的超表面单源声呐装置参数；
(3)在近轴近似条件下根据声波波动方程推导出的目标焦平面上的频率梯度与声源中心频率、入射角度及焦距之间的关系，结合步骤(2)中已确定的超表面单源声呐装置参数，计算出频率空间分离区域的长度，亦即超表面单源声呐到各个频率分量焦点所在的焦平面的距离；
(4)计算超表面单源声呐为引入频率梯度所需要满足的连续相位分布，并经过离散化操作转化为二值振幅分布；
(5)根据步骤(4)得到的二值化振幅分布结果，设计一种振幅编码的数字化声学结构，作为超表面单源声呐的实际实现手段；
(6)利用三维增材打印或数控机床加工对超表面单源声呐进行实际加工，根据步骤(2)中的参数构建具有梳状频率谱的声源，并搭建超表面单源声呐装置。
进一步地，所述步骤(1)实现过程如下：
焦平面中的各频率焦点满足点源近似，具有相同间隔Δω的2N+1个频率分量构成入射线动量，频率梯度超表面的每个基本单元具有如下简谐形式：
其中，an和ωn＝ω0+nΔω(n＝0,±1,±2,...,±N)分别为各频率分量的幅度和角频率，ω0为中心频率，Δω为频率间隔，n表示频率分量的序号，t表示时间；于是，由2N+1个声焦点形成的叠加声场表示为：
其中，rn＝(nd,0)为第n个焦点的空间位置，G(r-rn)为自由空间中点声源的格林函数；在远场条件下，二维体系中G(r-rn)进一步写为
因此叠加声场也进一步表示为：
其中，c为声速，k0＝ω0c为自由空间中的波矢，α表示观测点的方位角；式中求和项表示时空叠加声束的包络形态，在固定的距离r处，用t代替t-r/c，进一步推导出声束偏转角α随时间的变化关系为：
声束偏转角α与时间t成正比关系，即随着时间的变化，声束的偏转角不断变化，因此出射声束会绕中心位置连续不断地扫描；此外，声束的扫描速度与频率梯度成正比；通过调节频率梯度自由调节声束的扫描速度。
进一步地，步骤(2)所述超表面单源声呐装置包括声源、超表面声呐、频率空间分离区与声束扫描区，整个装置放置于由两块平行亚克力板构建的二维波导体系中，波导的边界处敷设吸声棉以模拟消声环境。
进一步地，步骤(3)所述频率空间分离区域的长度为：
其中，f为频率空间分离区的长度，d为目标焦平面上不同频率的焦点间距，θ为斜入射角，ω0为中心频率，Δω为频率间隔。
进一步地，所述步骤(4)实现过程如下：
引入频率梯度这一新的自由度，将入射合成频率梳的各频率分量进行空间分离，并分别聚焦到各自对应的目标焦点处；超表面单源声呐的连续相位分布应当满足：
进一步地，所述步骤(5)实现过程如下：
基于简单的二值化振幅分布取代上式的连续性相位分布，得到如下的二值化振幅编码序列：
通过对刚性薄板开孔与否来实现透射振幅的0、1调控。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明利用单层振幅编码的声学超表面引入了频率梯度这一新的操控自由度，为空间扫描型声呐提供了一种紧凑型、单声源且无需机械移动和有源相控阵的设计方法，受益于声学超表面的亚波长尺度，采用本发明构建的单源声呐装置具有紧凑性和高空间分辨率等重要优势；本发明打破了现有技术对主动控制系统和多路驱动的固有依赖，能够利用时空静态的超表面单源声呐产生自动转向的动态扫描声束，显著降低了声呐发射装置的能耗和系统复杂度；此外，本发明还可与传统相位梯度调控方式有效结合，对进一步提高超表面单源声呐的空间分辨率及信噪比具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为频率梯度为Δω/d时，时空干涉声束的包络随时间演变的示意图；
图3为以空气为背景媒质的二维体系中超表面单源声呐发射装置的实拍图；
图4为超表面单源声呐的连续相位分布和离散化操作后的二值化振幅编码序列；
图5为本发明中所设计的超表面单源声呐的开孔结构实拍图；
图6为声源梳状频率分量单独激励时，焦平面上声强空间分布的模拟和测量结果；
图7为扫描区域内的声场在一段时间内五个不同时间点的声强分布的理论计算结果；
图8为超表面单源声呐在扫描区域内几个特定位置P1-P5和PA-PE产生的时域信号的模拟和测量结果；
图9为扫描区内几个特定位置P1-P5和PA-PE中相邻测量点间信号时间延迟的模拟和测量结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法，推导了所涉及超表面单源声呐的连续相位分布，设计了单层振幅编码的数字化声学结构，对入射合成声源的梳状频率成分进行重定向与聚焦，根据频率的不同将其转换为空间分离的多聚焦声束，从而在焦平面上引入频率梯度这一新自由度。焦平面后产生的时空叠加声束能够随时间发生自动转向，无需进行额外的主动控制、时空调制或机械移动。在工作频率为36kHz的空气声背景下，利用对刚性薄板的开孔与否实现透射声振幅的0、1编码。在此基础上，根据离散振幅分布，通过在刚性薄板的特定位置开孔构建了超表面单源声呐。数值模拟结果和实验结果均显示了所设计的紧凑型超表面单源声呐装置可以将不同频率的入射声波有效地分离，并以较高的精度分别聚焦于各自对应的焦点，并且能够在扫描区域产生高速、宽角度的连续扫描声束。此外，本发明可与传统相位梯度调控方式有效结合，通过对各个频率分量附加不同的初始相位信息，能够实现对扫描声束空间形态的重塑，从而可以进一步提高超表面单源声呐的空间分辨率与信噪比。具体过程如下：
如图1所示为本发明利用超表面单源声呐激发自动转向声束的原理示意图当具有梳状频谱的单向线动量入射到超表面声呐上时，波-结构相互作用会将不同频率的入射平面波转换为多个空间分离的聚焦声束，其焦点在焦平面内等间距线性排列，引入频率梯度Δω/d，Δω为入射频率梳的频率间隔，d为各频率焦点在焦平面上的空间间隔。
图2表示频率梯度为Δω/d时，时空叠加声束的包络随时间演变的示意图。假设焦平面中的各频率焦点满足点源近似，具有相同间隔Δω的2N+1个频率分量构成入射线动量，因此频率梯度超表面的每个基本单元具有如下简谐形式：
其中，an和ωn＝ω0+nΔω(n＝0,±1,±2,...,±N)分别为各频率分量的幅度和角频率，ω0为中心频率，Δω为频率间隔，n表示频率分量的序号，t表示时间。于是，由2N+1个声焦点形成的叠加声场表示为：
其中，rn＝(nd,0)为第n个焦点的空间位置，G(r-rn)为自由空间中点声源的格林函数。在远场条件(r＞＞Nd)下，二维体系中G(r-rn)可进一步写为
因此叠加声场也可进一步表示为：
其中，c为声速，k0＝ω0c为自由空间中的波矢，α表示观测点的方位角。式中求和项表示时空叠加声束的包络形态，在固定的距离r处，用t代替t-r/c，可以进一步推导出声束偏转角α随时间的变化关系为：
上式表明声束偏转角α与时间t成正比关系，即随着时间的变化，声束的偏转角不断变化，因此出射声束会绕中心位置连续不断地扫描。此外，声束的扫描速度与频率梯度成正比。利用此机制的普适性，可以通过调节频率梯度自由调节声束的扫描速度。
现以空气声二维波导体系下的超表面单源声呐装置作为例。如图3所示为此装置的实拍图，包括声源、超表面声呐、频率空间分离区与声束扫描区，整个装置放置于由两块平行亚克力板构建的二维波导体系中，波导的边界处敷设吸声棉以模拟消声环境。入射频率梳的中心频率设置为36kHz，具有频率间隔为360Hz的21个频率成分，斜入射角θ设置为45°，目标焦平面上不同频率的焦点间距d设置为λ0/2，λ0是声源中心频率对应的波长。根据以上设定的系统参数，焦距f可通过频率梯度与中心频率、频率间隔以及焦距的关系计算得到：
其中，f为频率空间分离区的长度，d为目标焦平面上不同频率的焦点间距，θ为斜入射角。本实施方式中焦距f为0.67m，亦即频率空间分离区的长度。
为了引入频率梯度这一新的自由度，需要将入射合成频率梳的各频率分量进行空间分离，并分别聚焦到各自对应的目标焦点处。这在物理上就要求超表面声呐能够同时将入射的合成声束进行重定向和分别聚焦，使得焦平面上的焦点阵列具有相同的频率间隔和空间间隔，由此可以推导出超表面单源声呐的连续相位分布应当满足：
为了简化器件设计，本发明用简单的二值化振幅分布取代上式的连续性相位分布，从而可以得到如下的二值化振幅编码序列：
如图4所示为超表面单源声呐的连续相位分布与离散化操作后的二值化振幅编码序列，通过对刚性薄板开孔与否来实现透射振幅的0、1调控。如图5所示为开孔结构的实拍图，作为优选，刚性薄板的厚度t＝1mm，长度L＝40λ0，高度h＝1cm。
图6显示了所有频率分量单独激励时，焦平面上声强空间分布的模拟结果和实验测量结果。可以看出两结果吻合较好，有效地证明了本发明能够将不同频率的入射波分别聚焦于各自对应的焦点上。
图7显示了扫描区声场在一段时间内五个不同时间点的声强分布的理论计算结果。从中可以清楚地观察到围绕原点旋转的弯曲声束以高达360Hz的扫描频率扫过整个观测区域。进一步地，在图3中10个特定位置P1-P5和PA-PE测量超表面单源声呐所产生的时域信号，如图8所示分别为各点的模拟和实验结果。图9为相邻测量点之间信号的时间延迟，模拟与测量结果显示出良好的一致性，这验证了本发明设计的超表面单源声呐产生扫描频率高达360Hz的自动转向声束的有效性。值得一提的是，本发明还可与传统的相位梯度调控方式有效结合，任意塑造扫描声束的空间形态，对进一步提高超表面单源声呐的空间分辨率与信噪比具有重要意义。此外，声呐的扫描频率，扫描速度等性能参数可以根据实际需求进行按需调节。
需要注意，本发明虽然只构建了空气声环境中二维声呐发射装置，但本发明的理论机制是通用的，可以适用于一切流体环境，并且可以进一步推广到三维体系，实现更复杂的声波时空调控。
本发明所涉及的基于声学超表面的单源声呐装置，不需要有源相控阵的主动控制系统或有源超表面的时空调制方法，而是利用无源、静态的单层声学超表面，实现对单一声源发射声波的合成梳状频率成分的空间分离和聚焦，从而在焦平面上引入频率的空间梯度这一新的自由度。进一步地，不同频率成分在焦平面后的时空叠加会导致其波前随时间在角度方向连续转动，进而能够产生高速、高效率、宽角度的连续扫描声束。此外，本发明中的频率梯度调控方式还可与传统的相位梯度调控方式进一步有效结合，从而实现对扫描声束空间形态的任意操控，有望提高超表面单源声呐的空间分辨率与信噪比等性能。
Claims (6)
1.一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对具有频率梯度的线阵列声源进行点源近似，在远场条件下推导得到叠加声束的偏转角随时间变化，产生自动扫描声束，分析确定通过调节频率梯度能自由调节声束的扫描速度；
(2)确定包括合成梳状频率源的中心频率、频率间隔、频率成分个数、声波的入射角度以及目标焦平面上不同频率声束焦点的间距的超表面单源声呐装置参数；
(3)在近轴近似条件下根据声波波动方程推导出的目标焦平面上的频率梯度与声源中心频率、入射角度及焦距之间的关系，结合步骤(2)中已确定的超表面单源声呐装置参数，计算出频率空间分离区域的长度，亦即超表面单源声呐到各个频率分量焦点所在的焦平面的距离；
(4)计算超表面单源声呐为引入频率梯度所需要满足的连续相位分布，并经过离散化操作转化为二值振幅分布；
(5)根据步骤(4)得到的二值化振幅分布结果，设计一种振幅编码的数字化声学结构，作为超表面单源声呐的实际实现手段；
(6)利用三维增材打印或数控机床加工对超表面单源声呐进行实际加工，根据步骤(2)中的参数构建具有梳状频率谱的声源，并搭建超表面单源声呐装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于声学超表面的单源声呐装置搭建方法，其特征在于，所述步骤(1)实现过程如下：
焦平面中的各频率焦点满足点源近似，具有相同间隔Δω的2N+1个频率分量构成入射线动量，频率梯度超表面的每个基本单元具有如下简谐形式：
其中，an和ωn＝ω0+nΔω(n＝0,±1,±2,...,±N)分别为各频率分量的幅度和角频率，ω0为中心频率，Δω为频率间隔，n表示频率分量的序号，t表示时间；于是，由2N+1个声焦点形成的叠加声场表示为：
其中，rn＝(nd,0)为第n个焦点的空间位置，G(r-rn)为自由空间中点声源的格林函数；在远场条件下，二维体系中G(r-rn)进一步写为
因此叠加声场也进一步表示为：
其中，c为声速，k0＝ω0/c为自由空间中的波矢，α表示观测点的方位角；式中求和项表示时空叠加声束的包络形态，在固定的距离r处，用t代替t-r/c，进一步推导出声束偏转角α随时间的变化关系为：
声束偏转角α与时间t成正比关系，即随着时间的变化，声束的偏转角不断变化，因此出射声束会绕中心位置连续不断地扫描；此外，声束的扫描速度与频率梯度成正比；通过调节频率梯度自由调节声束的扫描速度。
3.根据权利要求1所述的一种基于声学超表面的单源声呐装置搭建方法，其特征在于，步骤(2)所述超表面单源声呐装置包括声源、超表面声呐、频率空间分离区与声束扫描区，整个装置放置于由两块平行亚克力板构建的二维波导体系中，波导的边界处敷设吸声棉以模拟消声环境。
4.根据权利要求1所述的一种基于声学超表面的单源声呐装置搭建方法，其特征在于，步骤(3)所述频率空间分离区域的长度为：
其中，f为频率空间分离区的长度，d为目标焦平面上不同频率的焦点间距，θ为斜入射角，ω0为中心频率，Δω为频率间隔。
5.根据权利要求1所述的一种基于声学超表面的单源声呐装置搭建方法，其特征在于，所述步骤(4)实现过程如下：
引入频率梯度这一新的自由度，将入射合成频率梳的各频率分量进行空间分离，并分别聚焦到各自对应的目标焦点处；超表面单源声呐的连续相位分布应当满足：
6.根据权利要求1所述的一种基于声学超表面的单源声呐装置搭建方法，其特征在于，所述步骤(5)实现过程如下：
基于简单的二值化振幅分布取代上式的连续性相位分布，得到如下的二值化振幅编码序列：
通过对刚性薄板开孔与否来实现透射振幅的0、1调控。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211704549.XA CN116106874A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211704549.XA CN116106874A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116106874A true CN116106874A (zh) | 2023-05-12 |
Family
ID=86259075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211704549.XA Pending CN116106874A (zh) | 2022-12-29 | 2022-12-29 | 一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116106874A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118191852A (zh) * | 2024-05-20 | 2024-06-14 | 山东省国土测绘院 | 基于大数据的水下测绘实时分析方法及系统 |
-
2022
- 2022-12-29 CN CN202211704549.XA patent/CN116106874A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118191852A (zh) * | 2024-05-20 | 2024-06-14 | 山东省国土测绘院 | 基于大数据的水下测绘实时分析方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2807113B2 (ja) | 音響走査方法及び装置 | |
| US5991239A (en) | Confocal acoustic force generator | |
| US7963919B2 (en) | Ultrasound imaging transducer array for synthetic aperture | |
| US4519260A (en) | Ultrasonic transducers and applications thereof | |
| JP5355924B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| US6552964B2 (en) | Steerable beamforming system | |
| US5822276A (en) | Broadband sonar method and apparatus for use with conventional sonar sensor arrays | |
| US8009513B2 (en) | Transducer array arrangement and operation for sodar application | |
| US4431936A (en) | Transducer structure for generating uniform and focused ultrasonic beams and applications thereof | |
| CN101443678A (zh) | 具有集成的波束形成的多维cmut阵列 | |
| Trucco et al. | Devising an affordable sonar system for underwater 3-D vision | |
| JP2000157548A (ja) | 超音波散乱体をイメ―ジングするための方法及びシステム | |
| CN116106874A (zh) | 一种基于声学超表面的单源声呐装置构建方法 | |
| JP2004512117A (ja) | 画像を取得するための方法、システムおよびプローブ | |
| US4079352A (en) | Echo sounding technique | |
| Yang et al. | Beamwidth control in parametric acoustic array | |
| CA1150815A (en) | Parametric array doppler sonar apparatus | |
| CN112505668A (zh) | 激光致声发射相控阵聚焦系统 | |
| CA2810932C (en) | Defocusing beamformer method and system for a towed sonar array | |
| US20240004063A1 (en) | Acoustical applications of modulation beamforming technology | |
| Broadstone et al. | Low-power high-resolution 3D sonar imaging system | |
| CN116299495A (zh) | 一种声栅栏型多波束声呐成像装置及方法 | |
| Jaffe et al. | Multimode Imaging for Underwater Robots | |
| Sahdev | Development of a long-range ultrasonic imaging system in air using an array transmitter | |
| JP2000116652A (ja) | 超音波撮像方法および装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |