一种实时可调的声匹配复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种实时可调的声匹配复合材料。该复合材料包括固体层、支撑件以及间距调整机构。间距调整机构和固体层安装于支撑件之上。固体层有多个，固体层之间相互平行，固体层与层之间的间距相相同。间距调整机构包括动力机构、控制单元、指令接口以及间距联动机构。本发明专利技术通过间距调整机构调整固体层之间的间距，当该材料放置于具有不同阻抗的流体界面时，固体层之间的间距可依据两种不同流体之间的特性以及声波频率进行实时调整，从而使得该材料能够适用于不同的流体界面和不同的声波频率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种实时可调的声匹配复合材料。该复合材料包括固体层、支撑件以及间距调整机构。间距调整机构和固体层安装于支撑件之上。固体层有多个，固体层之间相互平行，固体层与层之间的间距相相同。间距调整机构包括动力机构、控制单元、指令接口以及间距联动机构。本专利技术通过间距调整机构调整固体层之间的间距，当该材料放置于具有不同阻抗的流体界面时，固体层之间的间距可依据两种不同流体之间的特性以及声波频率进行实时调整，从而使得该材料能够适用于不同的流体界面和不同的声波频率。【专利说明】—种实时可调的声匹配复合材料
本专利技术涉及声学领域，特别涉及一种用于提高媒质间声波透射率的材料。
技术介绍
众所周知，当声波传输至两种不同媒质间时会发生反射和透射效果。不同媒质间产生的反射效果减少了透射效率，特别是当两种媒质具有很大的声波阻抗差异时，声波能量反射的多，透射的少。比如，当声波从空气传入水中时，声波能量损耗很大，透射率低。如何在具有大阻抗差异的流体界面处提高声能量的透射效率是超声领域的研究热点之一。本案申请的专利技术人在物理学报(62(20)，204302, 2013)上发表的题目为《全向入射条件下一维固流周期结构中低频声裂隙变化特性研究》的文章中公开了一种周期性层状体结构。当这种周期性层状体结构布置在媒质界面时，通过该结构的声波可激起表面共振态，从而增强声波能量的透射效果。但该结构是固化了的结构，只能适用于特定的媒质界面和特定的频率的声波，不能实现对不同的媒质界面和不同频率的声波进行调整。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种声匹配复合材料使得其在不同的流体界面和不同频率的声波下进行实时调整而适用于不同的流体界面和不同频率的声波。为解决上述问题，本专利技术采用的方案如下: 一种实时可调的声匹配复合材料，包括固体层、支撑件以及间距调整机构；所述间距调整机构和固体层安装于支撑件之上；所述固体层有多个，固体层之间相互平行，固体层的层与层之间间距相同；所述间距调整机构用于调整固体层之间的间距。进一步，根据本专利技术的实时可调的声匹配复合材料，所述间距调整机构包括动力机构、控制单元；所述动力机构与所述固体层相连；所述控制单元包括计算单元、存储器、控制接口和指令接口 ；所述计算单元与存储器、控制接口以及指令接口相连；所述控制接口与所述动力机构相连。进一步，根据本专利技术的实时可调的声匹配复合材料，所述支撑件包括层板框架和固定杆；所述层板框架有多个，数量与固体层相同；所述固体层安装在层板框架内；所述固定杆有多根，固体杆之间相互平行；所述固定杆穿过所述层板框架使得固定杆与各固体层垂直；固体层的第一层与固定杆固定，其他层可沿着固定杆移动。进一步，根据本专利技术的的实时可调的声匹配复合材料，所述间距调整机构包括间距联动机构；所述间距联动机构连接各个固体层，当固体层的第一层和最后一层之间的间距调整时，间距联动机构调整其他固体层之间的间距，且保持各固体层之间的间距相同。进一步，根据本专利技术的的实时可调的声匹配复合材料，所述间距联动机构包括联动杆；所述联动杆与固定层之间通过转轴相连；所述可动层边缘设有滑动槽；所述联动杆上设有多个间距相同的滑体；所述滑体设于所述滑动槽内；所述滑体可沿着滑动槽滑动；所述固定层为固体层的第一层，所述可动层为除固定层外的固体层。进一步，根据本专利技术的实时可调的声匹配复合材料，所述固体层材料为橡胶。进一步，根据本专利技术的实时可调的声匹配复合材料，所述计算单元可执行如下步骤:接收来自指令接口的指令；根据指令内的声波频率和流体材质计算固体层之间的间距；通过控制接口、动力机构调整固体层之间的间距。本专利技术的技术效果如下:本专利技术通过间距调整机构调整固体层之间的间距，当该材料放置于具有不同阻抗的流体界面时，固体层之间的间距可依据两种不同流体之间的特性以及声波频率进行实时调整，从而使得该材料能够适用于不同的流体界面和不同的声波频率。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的立体结构示意图。图2是本专利技术的滑体、联动杆、滑动槽的结构示意图。图3是本专利技术的控制单元的结构示意图。【具体实施方式】下面结合说明书附图对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，一种实时可调的声匹配复合材料，包括固体层1、支撑件以及间距调整机构。间距调整机构和固体层I安装于支撑件之上。固体层I有多个，固体层I之间相互平行，固体层I的层与层之间的间距相同。支撑件包括层板框架21和固定杆22。层板框架21有多个，数量与固体层I相同。固体层为板状体，层板框架21为方形框架，如图1、2所示，固体层I安装在层板框架21内。固定杆22有四根，为方柱体，分别设于层板框架21的四角。固体杆22之间相互平行。固定杆22穿过层板框架21使得固定杆22与各固体层I垂直。固体层I的数量为5，厚度为50mm，满足固-流周期结构中的表面共振态条件，使频率为12.21kHz至23.89kHz的声波在此结构中达到有效匹配，其透射率可达到最佳。固体层的第一层定义为固定层11，其他层定义为可动层。距离固定层11最远的可动层为主动层12，其他可动层定义为中间层13。主动层12也即为固体层I的最后一层。固定层11与固定杆22固定。可动层，也即主动层12和中间层13，可沿着固定杆22移动。间距调整机构包括间距联动机构、动力机构和控制单元3。其中，间距联动机构有四个，分别位于复合材料的四边。间距联动机构包括联动杆41 ;联动杆41与固定层11之间通过转轴42相连。转轴42安装在固定层11的层板框架的边上，联动杆41可沿着转轴42转动。联动杆41上设有间距相同的滑体43。可动层的边缘，也即主动层12和中间层13的边缘，设有滑动槽44。如图2所示，滑动槽44设置于可动层的层板框架21的边上。滑体43为滚轮431。滚轮431位于滑动槽44内。滚轮431的轴心432通过铆钉的方式固定在联动杆41上，滚轮431可沿着轴心432转动。滚轮431转动时可沿着滑动槽44移动。在本实施例的间距联动机构下，当动力机构作用于主动层12而调整主动层12与固定层11之间的间距时，联动杆41与固体层I之间的夹角发生改变，从而使得各个固体层之间的间距都发生改变，且保持各固体层之间的间距相同；当动力机构作用于联动杆41而转动联动杆41时，也可以调整固体层I的层与层之间的间距。也即是动力机构可以与主动层12相连或者与联动杆41相连。控制单元3，如图3所示，包括壳体31、计算单元32、存储器33、指令接口 34和控制接口 35。计算单元32、存储器33、指令接口 34和控制接口 35设于壳体31内。计算单元32与存储器33、控制接口 35以及指令接口 34相连。指令接口 34用于连接控制主机，控制接口 35与动力机构相连。计算单元32可执行如下步骤:接收来自指令接口 31的指令；根据指令内的声波频率和流体材质计算固体层之间的间距；通过控制接口 35、动力机构调整固体层之间的间距。本实施例中计算单元32和存储器33可以通过FPGA(现场可编程门阵列)实现。通过声波频率和流体材质计算固体层之间的间距的方法可参考文献《全向入射条件下一维固流周期结构中低频声裂隙变化特性研究》(物理学报62(20)，204302, 2013)。特别地，在本专利技术固体层材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时可调的声匹配复合材料，其特征在于，包括固体层、支撑件以及间距调整机构；所述间距调整机构和固体层安装于支撑件之上；所述固体层有多个，固体层之间相互平行，固体层的层与层之间间距相同；所述间距调整机构用于调整固体层之间的间距。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓东，刘聪，程立平，刘晓峻，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32