具有声学超表面的角反射器、角反射体及强度评估方法技术

本发明专利技术涉及具有声学超表面的角反射器、反射体及强度评估方法，所述超表面为具有特定梯度的窄井声超表面，所述角反射体为多个“凹”面组合的。本文的目标强度评估方法，在现有板块元方法的基础上，通过结合射线追踪理论，建立基于射线追踪理论的板块元声目标强度计算模型，开发水下角反射体“凹”面目标基于改进板块元的快速计算方法。该方法能够对水下角反射体进行散射声场计算，研究其声散射特性，以角反射体为基，开展角反射体群的结构设计技术、基于空间强散射目标特性的回声场重构技术，无源干扰与模拟体对抗效果评估技术研究，解决无源干扰与模拟体设计和应用基础问题，实现典型无源干扰与模型设计。源干扰与模型设计。源干扰与模型设计。

【技术实现步骤摘要】
具有声学超表面的角反射器、角反射体及强度评估方法


[0001]本专利技术水声工程
，尤其是一种具有声学超表面的角反射器、反射体及目标强度评估方法。

技术介绍

[0002]在声呐系统中，有源声呐的干扰通常是通过减少目标的强度和模拟目标回波来实现的。声诱饵技术在水雷干扰、诱骗、水雷诱扫等领域得到了普遍的重视。声诱饵包括有源和无源两种模式。由于角反射体特殊的声散射特征，常常作为研究水下无源干扰体的对象，通过研究计算角反射体结构组合设计来实现水下多域散射声场调控的目的。
[0003]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对水下角反射体的多次散射的技术问题，利用虚源法改进现有的板块元计算方法，结合射线追踪理论，能够对多面角反射体多次散射进行计算，求取n次散射对声场的贡献，将所有散射声场进行叠加近似处理得到散射声场及目标强度，有效提高角反射体计算速度及精度。
[0005]本专利技术解决上述水下角发射体的多次散射计算的技术方案如下：
[0006]基于虚源法将发射点镜像至声波照射到的板块对应位置，将入射声波看作若干根射线，以虚源点为声波发射点，利用快速射线追踪法确定声波在角反射体表面多次散射的路径，直至射线不与角反射体的表面相交，根据物理声学理论计算n次散射的散射声场，对计算的所有散射声场进行叠加近似处理，得到接收点具有声超表面反射体的散射声场。
[0007]本专利技术还提供了带有超表面的角反射体的目标强度的评估方法：
[0008]S1.首先对角反射体的表面构造板块元；
[0009]角反射体的表面均由若干小三角形板块划分，为简化计算提出声学超表面等效近似为在窄井处含相位差的平板表面，对超表面等效平板进行区域划分，窄井位置处单独划分网格；
[0010]S2.计算角反射体的一次散射声场PS1；
[0011]声波由入射点O出发，俯仰入射角为θ，水平入射角为Φ，利用射线追踪法，判断一次散射后射线与板块元相交与否，若不相交则利用物理声学方法计算得到接收点一次散射声场PS1；若相交则进行二次散射；
[0012]S3.计算角反射体的二次散射声场PS2；
[0013]在已知O点的情况下，利用快速射线追踪法找到对应的二次散射板块元，利用虚源法，找到对应虚源点O1；利用射线追踪法，判断二次散射后射线与板块相交与否，若不相交则利用物理声学方法计算得到接收点一次散射声场PS2；若相交则进行三次散射；
[0014]S4.计算角反射体的多次散射声场PSn；
[0015]在已知O
n
‑2点的情况下，利用快速射线追踪法找到对应的n次散射板块元，利用虚源法，找到对应虚源点O
n
‑1；利用射线追踪法，判断n次散射后射线与板块相交否，若不相交则利用物理声学方法计算得到接收点n
‑
1次散射声场PS
n
‑1；若相交则进行n次散射；
[0016]S5.计算角反射体的目标强度TS；根据物理声学理论计算n次散射的散射声场，对计算的所有散射声场进行叠加近似处理，得到接收点具有声超表面反射体的散射声场；利用目标轻度计算公式可求得声场某处：TS＝20*log10|(PS1+PS2+
…
+PS
n
)*R2|。
[0017]本专利技术的评估方法，具有以下有益效果：
[0018]利用虚源法改进板块元与射线追踪法相结合，能确定“凹”面目标的射线路径、所经板块和射线反射次数，确定对发生一次散射、二次散射和多次散射的板块区域，确定一次散射、二次散射和多次散射对目标表面的散射声场贡献，且通过对超表面的近似平板区域划分，对声学超表面快速近似计算，该方法提高声学超表面计算速度且具有一定准确性。进一步对于研究无源干扰角反射体组合在空间的声学特性提供具有一定准确性的方法。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本专利技术角具有声学超表面的反射器的结构的一种结构示意图；
[0021]图2是图1具有声学超表面的角反射器的散射示意图；
[0022]图3是本专利技术声超表面体的一种结构示意图；
[0023]图4是图3声学超表面的散射示意图；
[0024]图5是本专利技术声学超表面二面角的散射示意图；
[0025]图6是本专利技术角反射体的结构示意图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不
是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0031]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0032]具有声学超表面的角反射器10，参考附图1所示，由两个声学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有声学超表面的角反射器，其特征在于：该角反射器是由两个声学超表面体和一个平面体组合构成的“凹”面目标；所述声学超表面体上设有x个具有梯度变化的窄井单元，所述窄井单元的深度来调控声波相位；两个所述声学超表面体相互垂直组合为声学超表面二面角，两个所述声学超表面体分别与平面体垂直设置，且平面体与声学超表面体的垂直面为光滑面。2.根据权利要求1所述的具有声学超表面的角反射器，其特征在于：所述窄井单元由宽度为d0的窄井和宽度为d1的狭窄区域构成，一个所述窄井单元的总宽度为d＝d1+d0，窄井阵列梯度为固定常数g＝h
imax
/d0，当入射声波频率为，当入射声波频率为设计的凹槽相位变化为0～2π，步长为2π/x。3.根据权利要求2所述的具有声学超表面的角反射器，其特征在于：两个所述声学超表面体的结构尺寸相同；所述声学超表面体的窄井梯度和相位调节设计不同或相同。4.根据权利要求3所述的具有声学超表面的角反射器，其特征在于：所述角反射器的组成面形状为方形、扇形或者三角形。5.根据权利要求4所述的具有声学超表面的角反射器，其特征在于：所述角反射器为等腰角反射器。6.根据权利要求5所述的具有声学超表面的角反射器，其特征在于：所述角反射器的散射声场分为一次散射声场、二次散射声场和三次散射声场。7.根据权利要求6所述的具有声学超表面的角反射器，其特征在于：所述角反射器声学超表面体二面角的一次散射之后，部分的声波由于超表面发生相位突变，当二次散射时，部分声波产生再次相位突变。8.根据权利要求7所述的具有声学超表面的角反射器，其特征在于：所述声学超表面体的一次散射的散射声场为窄井之间的狭窄区域产生的散射及窄井底面的散射。9.具有声学超表面的角反射体，其特征在于：采用八个权利要求1
‑
8任意一项所述的角反射器，其中四个一组...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭子龙，杜佳曼，昝浩，葛丽丽，柯慧程，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：