水下聲學浮標的案例
韓梅等：水下聲學浮標南中國海海洋環境噪聲實測分析
圖2實線給出了水下聲學浮標聲學測量系統聲壓通道(本文所處理數據為聲學系統聲壓通道采集)自噪聲譜級，為了比較，圖中同時給出了Knudsen曲線在海況0級(SS0)、1級(SS1)、3級(SS0)和6級(SS6)條件下的海洋環境噪聲譜級，由圖2可以看出，水下聲學浮標聲學測量系統在整個頻率范圍內自噪聲譜級均小于0級海況海洋環境噪聲，因此聲學系統采集數據可有效評估海洋環境噪聲特性。圖3給出了“G-Argo”水下聲學浮標海洋環境噪聲監測流程圖，水下聲學浮標可多次上浮、下潛，具備原位坐底和定深漂流兩種工作模式，其海上連續工作時長則與海洋環境噪聲采樣策略和自動上浮通信周期有關，一般能夠實現海上連續觀測時長多達幾個月。2019年8月在南中國海某海區組織了8臺“G-Argo”水下聲學浮標試驗，試驗獲取了不同位置點為期1天的海洋環境噪聲數據，討論了附近航船噪聲對不同頻率海洋環境噪聲譜級的影響。
圖1 搭載聲學測量系統的水下聲學浮標示意圖
圖2 聲學系統自噪聲測試曲線
圖3 水下聲學浮標海洋環境噪聲監測流程圖
⒉試驗說明
2019年8月，由海軍潛艇學院主導，與天津大學和中船710所共同合作在南中國海某海區開展了一次大型水下無人平臺聲學試驗，此次試驗共包含8臺“G-Argo”水下聲學浮標和9臺水下聲學滑翔機，此次試驗的目的主要是驗證兩型水下移動平臺海洋環境觀測能力和對海上目標探測性能。
展開 聲學所成功制備三維水下聲學隱身毯
6月1日，中國科學院聲學研究所噪聲與振動重點實驗室研究員楊軍與副研究員賈晗帶領的超材料研究組，在《Applied Physics Letters》在線發表了最新研究成果“Experimental demonstration of three-dimensional broadband underwater acoustic carpet cloak”。該研究組首次成功制備出三維水下聲學隱身毯樣品，并通過實驗驗證了其隱身效果。
基于超材料的聲學隱身毯是一種以控制聲傳播路徑為手段的新型聲學隱身器件。
此前，該研究組在空氣中利用穿孔板結構實現了二維的聲學幻象（Journal of Applied Physics, http://dx.doi.org/10.1063/1.4775408），隨后進一步在水下利用周期分布的銅片制備出二維的水下聲學隱身毯樣品，并通過聲場測量驗證了有效性（Scientific Reports, http://www.nature.com/articles/s41598-017-00779-4）。
截至2017年底，基于超材料的新型水下隱身器件一直停留在二維狀態。然而，二維的隱身器件存在一定的局限性，從第三個方向進行探測的聲波可以輕易發現隱藏目標。
近期，該研究組通過精密的設計，利用周期性互相分隔的鋼條構建出水下八棱錐形的三維聲學隱身毯。
在水池實驗中，研究人員將聲學隱身毯覆蓋于被隱藏目標上，并對回波聲場進行測量。實驗結果證實，這個隱身體系的聲回波信號與平整反射面的聲回波信號相一致，成功實現對目標的聲隱藏，驗證了該隱身毯的有效性。
此外，在不同截面上，隱身體系的回波聲場表現一致，證明三維隱身毯可以躲過任意方向的探測聲波。
圖1. 水下聲學隱身毯樣品概念圖（左）和實物圖（右）。
展開 聲學所成功制備三維水下聲學隱身毯
6月1日，中國科學院聲學研究所噪聲與振動重點實驗室研究員楊軍與副研究員賈晗帶領的超材料研究組，在《Applied Physics Letters》在線發表了最新研究成果“Experimental demonstration of three-dimensional broadband underwater acoustic carpet cloak”。該研究組首次成功制備出三維水下聲學隱身毯樣品，并通過實驗驗證了其隱身效果。
基于超材料的聲學隱身毯是一種以控制聲傳播路徑為手段的新型聲學隱身器件。
此前，該研究組在空氣中利用穿孔板結構實現了二維的聲學幻象（Journal of Applied Physics, http://dx.doi.org/10.1063/1.4775408），隨后進一步在水下利用周期分布的銅片制備出二維的水下聲學隱身毯樣品，并通過聲場測量驗證了有效性（Scientific Reports, http://www.nature.com/articles/s41598-017-00779-4）。
截至2017年底，基于超材料的新型水下隱身器件一直停留在二維狀態。然而，二維的隱身器件存在一定的局限性，從第三個方向進行探測的聲波可以輕易發現隱藏目標。
近期，該研究組通過精密的設計，利用周期性互相分隔的鋼條構建出水下八棱錐形的三維聲學隱身毯。
在水池實驗中，研究人員將聲學隱身毯覆蓋于被隱藏目標上，并對回波聲場進行測量。實驗結果證實，這個隱身體系的聲回波信號與平整反射面的聲回波信號相一致，成功實現對目標的聲隱藏，驗證了該隱身毯的有效性。
此外，在不同截面上，隱身體系的回波聲場表現一致，證明三維隱身毯可以躲過任意方向的探測聲波。
圖1. 水下聲學隱身毯樣品概念圖（左）和實物圖（右）。
展開 水下潛艇濕模態分析（聲學模態模塊） ￥20
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<p class="a X3"><strong><span id="_GoBack"><span class="a X3">1 </span><span class="a X3">工程背景</span></span></strong></p>
<p>潛艇在水下運行中除了受自身發動機的影響，外殼還會發生振動并激勵外場海水介質形成輻射聲場。因此，結構自身的振動特性分析是研究其輻射聲場強度分布的基礎。潛艇水下的振動模態，稱為水下潛艇的濕模態。</p>
<p>建模過程中需要建立流固耦合模型，其中流體為理想流體，滿足如下基本假設：</p>
<p>（1）流體是無粘和可壓縮的：</p>
<p>（2）聲波振幅相對較窄，這樣流體密度變化較小；</p>
<p>（3）波傳播與熱力學過程是絕熱的。</p>
<p>注：例子來自《<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/Ansys" class="jsk-anchor">ANSYS Workbench</a>設計、仿真與優化 第3版》p61，原書中采用插入命令流方式實現流固耦合，之前寫過采用act插件實現，<a href="https://www.yqgqt.org.cn/post/1197433" target="_blank" title="水下潛艇濕模態分析(插入命令流與ACT對比)">水下潛艇濕模態分析(插入命令流與ACT對比)</a>。
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聲學技術為無線水下攝像機供能，能源效率提高十萬倍
他們想要增加相機的內存，這樣它就可以實時捕捉照片、流圖像，甚至拍攝水下視頻。
他們還想擴大相機的拍攝范圍。他們成功地將數據傳輸到距離接收器40米的地方，但擴大這個范圍將使相機能夠在更多的水下環境中使用。
信息源于：eurekalert
文章來源：21dB聲學人
中科院聲學所張晗《EML》：可重構手性雙螺旋復合水下吸聲超表面
近年來，聲學超表面結構的發展使得將螺旋型吸聲結構應用到實際中實現低頻吸聲成為可能。
圖1 生物螺旋與螺旋樓梯
近日，張晗副研究員項目組在生物螺旋結構的啟發下，圍繞水下低頻吸聲難以實現的科學問題，攻克傳統水下吸聲材料在低頻區域吸聲性能差且笨重的應用難題。項目組在此前提出手性螺旋功能基元的基礎上完成了雙螺旋高階鏡像拼接的復合功能基元設計，徹底打破基元結構對稱性，進一步獲得了更高性能的水下低頻吸聲超表面，工作發表在國際期刊Extreme Mechanics Letters。文章題為 “Reconfigurable spiral underwater sound-absorbing metasurfaces”,以手性螺旋的構型參數和雙螺旋序列的拼接方式為切入點，基于廣義Snell定律的聲超表面波控設計方法，通過增長螺旋、高階螺旋、順向拼接雙螺旋、鏡像拼接雙螺旋逐步破壞序元空間對稱性，達到了原有手性螺旋基元不能實現的更加低頻寬帶的完美吸聲效果，為高性能水下聲隱身提供了新機理、新途徑。該研究工作得到了國家自然科學基金、廣東省“珠江人才計劃”引進創新創業團隊項目的支持。
螺旋吸聲器的模型
首先介紹了吸聲器螺旋單元結構。螺旋吸聲單元由空心圓柱和纏繞在其四周的螺旋路徑組成。將設計好的螺旋吸聲器放入波導進行吸聲特性研究，波導的兩端是開放的且均為平面波輻射邊界條件，所有邊界在聲學上設置為剛性，聲波從左側入射。聲波在螺旋單元的入口基于廣義Snell定律相位調控被完成吸收，在出口又由于聲阻抗失配被完全阻擋，實現近乎完美的寬頻吸聲。
圖2所示為螺旋吸聲器的模型。
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