可编程波阵面操控装置制造方法及图纸

发明专利技术公开了一种可编程波阵面操控装置，包括两端开口的声波反射导管，声波反射导管的内侧设有活动封堵，活动封堵与声波反射导管的端口相适配，使活动封堵可将声波反射导管的开口管封堵住。因活动封堵与往复移动机构连接，在驱动部件的驱动下，往复移动机构会带着活动封堵在声波反射导管内往复移动，使声波反射导管另一端到活动封堵之间的距离变化。本发明专利技术可调整声波反射导管内波传输的有效距离，控制反射波的反射，具体是让声波反射导管另一端到活动封堵之间距离与入射波和反射波之间的相位差成正比，使波阵面可控，让本发明专利技术可应用到各种需要控制波阵面的领域，解决各领域的相关难题。

【技术实现步骤摘要】
可编程波阵面操控装置
专利技术涉及声波
，尤其涉及一种可编程波阵面操控装置。
技术介绍
在声学研究中常会用到管道的传声问题。其中平面声波具有一个重要的特性，就是其振幅是不随距离变化的，但在实际的自由空间里利用一般声源往往获得的不是平面波，而是波阵面随距离逐渐减弱的球面波。而我们现在所研究的管道就是平面声波传播的一种良好环境，因此管道已成为目前声学研究的一个较为重要的研究环境。例如，吸声材料的声阻抗与吸声系数的测量，传声器灵敏度的校正以及对一些其他声学参量的测量与一些声学现象的研究观察。除此之外，管道消声问题也成为管道传声研究的一个重要课题。目前常用的声波导管主要有均截面管和变截面管。均匀截面声波导管的主要优点之一是当声波频率低于管的截止频率时能够获得良好的且没有几何损失的平面声波，因此其应用价值很高应用范围也很广；变截面声波导管是在均匀声波导管上的发展，可以通过改变截面面积之比，来实现对相关声学系数的影响，其中一个重要的应用就是利用变截面声波导管的滤波原理设计消声器。但目前存在的一个问题就是，声波导管的长度一旦确定就无法改变，只能通过固定长度的声波导管来研究相应频段的声波，或者通过其他措施比如上面提到的改变截面积来扩大它的应用范围。这不仅造成资源的浪费，同时也限制了声波导管的使用范围，对声波的研究造成了不便影响。
技术实现思路
针对上述不足，专利技术所要解决的技术问题是：提供一种可编程波阵面操控装置，该装置可根据所需的入射波和反射波的相位差，调整声波反射导管的长度，从而操控波阵面。为解决上述技术问题，专利技术的技术方案是：一种可编程波阵面操控装置，包括两端开口的声波反射导管，所述声波反射导管的内侧设有活动封堵，所述活动封堵与所述声波反射导管的端口相适配；还包括往复移动机构，所述往复移动机构从所述声波反射导管一侧的开口端伸入所述声波反射导管与所述活动封堵连接，所述往复移动机构还与驱动部件连接，所述活动封堵与所述声波反射导管的另一端口之间的距离与所述声波反射导管内传输的入射波和反射波之间的相位差成正比。优选方式为，所述活动封堵与所述声波反射导管另一端口之间的距离定义为X，所述声波反射导管内传输的入射波和反射波的相位差定义为δπ，所述正比关系为δπ＝2KX，其中K为常数。优选方式为，所述活动封堵为刚性壁。优选方式为，所述往复移动机构包括推杆，所述推杆的一端与所述活动封堵连接。优选方式为，所述往复移动机构包括与所述驱动部件连接的动力部件，所述动力部件与所述推杆的另一端连接。优选方式为，所述动力部件为步进电机，所述步进电机的输出轴与所述推杆的另一端连接。优选方式为，还包括连接底座，所述连接底座同时支撑着所述步进电机、所述推杆和所述声波反射导管。优选方式为，所述驱动部件包括控制器，以及与所述控制器连接的电源和电机驱动器。优选方式为，所述声波反射导管为刚性材质制成。采用上述技术方案后，专利技术的有益效果是：由于专利技术的可编程波阵面操控装置，包括两端开口的声波反射导管，该声波反射导管的内侧设有活动封堵，该活动封堵与声波反射导管的端口相适配。因活动封堵与往复移动机构连接，在驱动部件的驱动下，往复移动机构带着活动封堵在声波反射导管内往复移动，使声波反射导管另一端口到活动封堵之间的距离变化；让入射到声波反射导管内的入射波，随着声波反射导管长度变化调整反射波，反射波和入射波叠加产生驻波声场。此时反射波与入射波具有一定的相位差，本专利技术将相位差与声波反射导管的有效长度建立了正比关系，实现了波阵面的操控。可将本专利技术的可编程波阵面操控装置，应用到各种需要控制波阵面的领域，解决各领域的相关难题。由于活动封堵为刚性壁，利于入射波遇到活动封堵发生全反射。由于还包括连接底座，连接底座同时支撑着步进电机、推杆和声波反射导管；便于管理，便于安装使用。由于声波反射导管为刚性材质制成，降低对声波反射导管内传输的入射波和反射波的影响。综上所述，专利技术的可编程波阵面操控装置与现有技术相比，解决了现有技术中可编程波阵面操控装置因长度固定，使其内传输的反射波和入射波之间的相位差不能调整，使波阵面不可控制的技术问题；而专利技术的可编程波阵面操控装置，通过调整声波反射导管的长度，来获取所需的反射波和入射波之间的相位差，使波阵面可控。附图说明图1是专利技术可编程波阵面操控装置的结构示意图；图2是本专利技术驱动部件的原理框图；图3是实施例中的原理示意图；图4是实施例的工作流程示意图；图中：1—声波反射导管、2—活动封堵、3—往复移动机构、30—推杆、4—驱动部件、5—连接底座。具体实施方式为了使专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释专利技术，并不用于限定专利技术。如图1和图2所示，一种可编程波阵面操控装置，包括两端开口的声波反射导管1，声波反射导管1的内侧设有活动封堵2，活动封堵2与声波反射导管1的端口相适配；还包括往复移动机构3，往复移动机构3从声波反射导管1一侧的开口端伸入声波反射导管1与活动封堵2连接，往复移动机构3还与驱动部件4驱动连接。本专利技术活动封堵2与声波反射导管1的另一端口之间的距离，与声波反射导管1内传输的入射波和反射波之间的相位差成正比。本实施例的活动封堵2为刚性壁，利于入射波遇到活动封堵发生全反射。如图1所示，本实施例中，活动封堵2与声波反射导管1另一端口之间的距离定义为X，声波反射导管1内传输的入射波和反射波的相位差定义为δπ，则正比具体关系为δπ＝2KX，其中K为常数，K＝2πf/c，f为声波的频率，c为声波传播的速度。如图1和图3所示，上述公式δπ＝2KX的理论依据是：声波反射导管1中入射波与反射波的声压形式分别为：入射波的Pi＝Parej(ωt-kx)，反射波的Pr＝Parej(ωt+kx)；反射波Par的产生是由管端的声学负载引起的，它同入射波Pai之间不仅大小不同，而且还可能存在相位差，一般可表示为：这里的rp称为声压反射系数，|rp|表示它的绝对值，(σπ)表示反射波与入射波在界面处的相位差。将Pi与Pr相加可得管中总声压其中为总声压振幅，ψ为引入的一个固定相位。当时，总声压有极小值，当时，总声压有极大值。我们用G来表示声压极大值与极小值的比值，称为驻波比，可得或写成如下形式可以通过对驻波比的测量来确定声负载的声压反射系数。我们还可以确定管中声压极小值的位置，由可得这里x前面引入一负号，是因为我们坐标取在管的末端，随意管中的任意位置x都是负值，而(-x)就是取正值的意思。n＝0对应着一个最靠近声负载处的极小值，我们称为第一个极小值，它等于由此我们可以通过第一个极小值位置的测量，来求得管口端反射波与入射波的相位差(σπ)。所以反射波与入射波的相位差δπ＝2KX会随着声波反射导管长度X的变化而变化。从而实现声波相位差的控制，即可以实现声波波阵面的主动操控如图1所示，本实施例的往复移动机构3包括推杆30，推杆30的一端与活动封堵2连接。同时往复移动机构3包括步进电机，步进电机的输出轴与推杆30的另一端连接。当步进电机启动后，其输出轴带着推杆30在声波反射导管1内移动。本实施例让推杆30与活动封堵2的中心连接，这样推杆30可带动活动封堵2在声波反射导管1内沿着声波反射导本文档来自技高网...

【技术保护点】
可编程波阵面操控装置，其特征在于，包括两端开口的声波反射导管，所述声波反射导管的内侧设有活动封堵，所述活动封堵与所述声波反射导管的端口相适配；还包括往复移动机构，所述往复移动机构从所述声波反射导管一侧的开口端伸入所述声波反射导管与所述活动封堵连接，所述往复移动机构还与驱动部件连接，所述活动封堵与所述声波反射导管的另一端口之间的距离与所述声波反射导管内传输的入射波和反射波之间的相位差成正比。

【技术特征摘要】
1.可编程波阵面操控装置，其特征在于，包括两端开口的声波反射导管，所述声波反射导管的内侧设有活动封堵，所述活动封堵与所述声波反射导管的端口相适配；还包括往复移动机构，所述往复移动机构从所述声波反射导管一侧的开口端伸入所述声波反射导管与所述活动封堵连接，所述往复移动机构还与驱动部件连接，所述活动封堵与所述声波反射导管的另一端口之间的距离与所述声波反射导管内传输的入射波和反射波之间的相位差成正比。2.根据权利要求1所述的可编程波阵面操控装置，其特征在于，所述活动封堵与所述声波反射导管另一端口之间的距离定义为X，所述声波反射导管内传输的入射波和反射波的相位差定义为δπ，所述正比关系为δπ＝2KX，其中K为常数。3.根据权利要求1所述的可编程波阵面操控装置，其特征在于，所述活动封堵为刚性壁。4.根据权利要求1所述的可编...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛小宇，武凯，张鑫，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37