声反射器制造技术

声反射器(10)包括围绕核芯(16)的外壳(12)，所述外壳(12)能够将入射在外壳(12)的表面上的声波传输到核芯(16)中，以被聚焦并从位于入射区域对面的外壳(12)的区域反射，以便提供来自反射器(10)的反射声信号输出，具有核芯(16)，其中外壳(12)相对于核心(16)形成所需尺寸，使得入射在外壳壁上的声波的一部分被耦合到外壳(12)中并在其中被引导到外壳(12)的圆周周围，且然后被再辐射以在构造上与所述反射声信号输出组合，以便提供增强的反射声信号输出。在外壳中声波传输的速度与在核芯中波传输的平均速度之比优选地在2.74到3.4的范围内，包括2.74和3.4，且最佳结果在2.74到2.86的范围内，包括2.74和2.86。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声反射器 例如从英国专利(引文索引0001) :GB 2437016 A(国防部长(THE SECRETARYOF SATE FOR DEFENCE)). 10-10-2007 (通过引用并入本文)已知无源声反射器。在英国专利2437016中，无源声反射器具有布置成围绕核芯(core)的壁，所述外壳能够将入射在外壳上的声波传输(transmit)到核芯中，以被聚焦，并从位于入射区域对面的外壳的区域反射，以便提供来自反射器的反射声信号输出，特征在于，核芯是以球体或直柱的形式，并由一个或多个同心材料层形成，该材料具有从840到1500msH的波速，以及外壳相对于核芯被这样度量(dimension)使得入射在外壳上的声波的一部分被稱合到外壳壁中并在其中被引导到外壳的圆周周围，然后被再辐射以在构造上(constructively)与所述反射声信号输出组合，以便提供增强的反射声信号输出。实际上已发现，这样的反射器的性能并不总是可预测的，且根据所述结构，当被浸没在深水中时或当从这样的深度升起时在一些情况下进一步产生变形或故障危险。最近出现了声反射器的其它潜在的应用以标记地下气体管道等，与其它地下物体例如电缆不同，地气体管道很难使用常规基于电磁的探测系统来探测。根据本专利技术，包括围绕核芯的外壳，所述外壳具有一个或多个声窗口，入射在外壳的表面上的声波穿过声窗口传输到核芯中；焦点，将进入核芯的声波反射回到声窗口之一，特征在于，在外壳中的声波传输的速度与在核芯中波传输的平均速度之比在2. 5到3. 4的范围内。优选地，在外壳中声波传输的速度与在核芯中波传输的平均速度之比在2. 74到3. 4的范围内，包括2. 74和3.4。更优选地，所述比在2. 74到2. 86的范围内，包括2. 74和2. 86。专利技术人意外地发现，峰值目标回声强度出现在比为大约2. 82处，具有_4dB的强度，但在该范围内强度通常好于_15dB，且在2. 5到3. 4的范围内好于-10dB。在该范围之夕卜，反射器较不适合于商业应用，因为反射器的直径必须显著增加以补偿减小的目标强度。例如，如果比是2. 48，则目标回声强度落到_27dB。在该范围内操作直径为300mm或更小的声反射器是完全可行的，虽然因为下面解释的其它原因，IOOmm对于在海底环境中操作的商用反射器可能是实际较低的限制，因为反射器所响应的频率明显地增加，所以响应明显地增加(见段落)。关键参数依赖于穿过核芯的平均声速度的实现意指核芯将由混合材料构成例如由水和弹性体构成，且这提高了将声反射器构造成经得起在高温时的运输和储藏的能力，见段落和后文等。外壳可由非金属、环氧树脂浸溃碳纤维、Kevlar (芳族聚酸胺)纤维、浸溃有环氧树脂的Zylon 纤维、或聚乙烯纤维(例如Dyneema )形成。通过改变合成物中的纤维的含量，声音的速度可被调节以匹配应用。在潜在的金属外壳中，铝及其合金特别好，因为铝的外壳材料反射入射声信号的大约50%，其余部分被吸收并穿过核芯或外壳。这与例如钢比较，其中只有相对少的百分比的入射声辐射穿到材料中，其余部分被反射。在铝或其合金之一用作外壳的情况中，核芯可以是如前面所示的黄铜，或者优选地是具有大约1620!!^1的波速的材料，丁基橡胶NASL-H862A 和 B252 (参考Lastin ger in NRL memorandum AD733978 “四种弹性体的声速(Speed of Sound in Four Elastomers)”)满足这个标准并且是适合的。然而，专利技术人已发现，使用25%玻璃纤维加强的聚邻苯二甲酰胺制造的、具有RTV12的硅弹性体核芯的外壳在特定频率处产生入射声波的优良反射。25%玻璃纤维加强的聚邻苯二甲酸胺由E. I. du Pont de Nemours and Company依照商标名Zytel HTN51G25HSL出售。类似的玻璃纤维加强的聚邻苯二甲酰胺是由Solvey SA依照商标Amadel在市场上出售。基于聚邻苯二甲酰胺的外壳在本专利技术的背景下是特别有利的，因为它们硬，并在大约310°C时具有从固相到液相的快速转变，而在低于该温度时没有明显的软化。该特征意味着外壳在低于该温度时可被填充有液体核芯材料，且核芯材料被硫化而没有变形的危险。根据本专利技术的声反射器的实现打开了为所有种类的应用设计反射设备的可能性。具有35%、45%和60%的较高玻璃纤维含量的聚邻苯二甲酰胺是可得到的，这些提供均匀的较硬的外壳，但随着玻璃纤维含量增加，最终产品的脆度和外壳中声传输的速度也增加了。在一个特别有利的应用中，声反射器特征在于，它包括具有中心棒的实质上拉长的圆柱形的结构，中心棒充当由管状横截面的拉长外壳围绕的核芯。这样的反射器可例如连接到管段(pipe section)以标记在水或地下的管。如果在管段浸没在水中之前多个例如四个这样的反射器预先连接到该管段，则它容易和经济地提供用于标记管段的系统；如果在管道中的所有管段都具有这样连接的标记物，则管道可作为整体被标记。在本专利技术的另一实施方式中，根据本专利技术的声反射器是环形的。在本专利技术的进一步实施方式中，根据本专利技术的声反射器被安装在水下物体上以监控其所置于的水体的水底的冲蚀。反射器可在它置于水中之前被安装在这样的物体上作为物体的结构的部分。本专利技术提供了监控在物体周围冲蚀的水下冲蚀的方法，其包括连接至少一个根据本专利技术的声反射器，以及将所述声反射器定位在关注的水体的水底的自然水平下，使得冲蚀可暴露反射器，使它能够在探询时由声束探测到。有利地，根据本专利技术的声反射器连接装置将声反射器连接到绳、电缆等，该连接装置方便地是眼状物。如果反射器具有弹性体或其它非金属核芯，孔可设置在外壳中以填充核芯。该孔被塞住，且眼状物方便地连接到塞子。作为替代方案，反射器可以安装在网中。在本专利技术的另一实施方式中，监控标记水下物体或区域的方法包括将至少一个根据本专利技术的声反射器放置在感兴趣的物体或区域处，使反射器能够在探询时由声束探测至IJ。这可以是例如通过将反射器连接到有丢失的危险的高价值物体或容器、或飞机黑匣子。本专利技术的另一方面是将这样的声纳反射器连接到潜水员或潜水员的设备，以通过声纳探询反射器来识别潜水员的位置。根据本专利技术的反射器的进一步应用是通过使用根据本专利技术的一个或多个声纳反射器标记特定的区域或物体来向使用回声定位系统用于导航的水下哺乳动物指示这样的区域的存在。在本申请的进一步发展中，通过训练哺乳动物来辨认根据本专利技术的声反射器的存在的步骤，为了经济目的例如识别、取回或递送物品使用这样的水下哺乳动物变得可倉泛。在将来自滚筒的绳子、电缆或网卷绕时，通过将反射器连接到绳子、网等，可将根据本专利技术的声反射器放置在海水下。通过使用由安装有滚筒的船牵引的拖曳式声纳阵列可以识别在放置点处的反射器的位置，避免了为此而使用单独的在潜水器上安装的声纳系统的需要。根据本专利技术的声反射器的实现打开了为所有类型的应用设计反射设备的可能性。反射器的进一步潜在的应用是实现相对于一个或多个反射器的已知位置的位置测定。这对依赖于惯性导航系统(INS)用于位置测定的自主式水下航行器(AUV)可能特别有用。众所周知，这样的航行器的INS 需要在航行器下降到深处之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·彼得·蒂尔特曼，安德鲁·马尔科姆·塔洛克，卡尔·邓肯·霍姆斯，
申请(专利权)人：海底资产定位科技有限公司，
类型：发明
国别省市：