海洋资料浮标声学特征采集系统设计

为利用我国现有的10 m大型资源浮标,实现对海上侵权船只进行探测和识别,介绍了一种加装在浮标上的声学特征采集系统设计。该系统设计包括声学基阵设计,信号采集处理机设计,目标探测与方位估计算法和声学基阵方位补偿方法等。2014年6月进行了一次湖上试验,试验结果表明：声学特征采集系统的硬件可靠,目标探测、方位估计和方位补偿算法有效。该系统已在我国特定敏感区域开展的维权执法目标探测识别与信息传输技术的信息综合监视中示范应用。     

会议消息

中国科学院数理学部、中国声学学会和中国海洋学会联合召开海底沉积层声学讨论会 海底沉积层声学讨论会于1983年3月1日至4日在广州召开。来自科学院、国家海洋局、高等院校、石油部和地质部等30多个单位的55名代表出席了会议 著名的海洋声学专家汪德昭教授作了题为“物理海洋学2000年展望”的专题报告,受到了热烈的欢迎。 会议组织了有关海底沉积层声遥测识别、海底沉积物声学和力学参数的关系、非线性声学在海底探测中的应用和海洋声学仪器设备在海洋工程中应用等的学术报告,广泛地交流了近几年来我国科研人员取得的结果。 会议一致认为当…     

发刊词

经过较长时间的筹备,《声学与电子工程》现在出版了。 声学有悠久的历史。在19世纪经典声学理论就已成熟。后来,电子学的出现带来了发射、接收、放大、处理和显示声信号的先进手段,声学的面貌焕然一新。大到海洋、大气、地壳中的探测、通信,小到物体内部结构、缺陷的探测,甚至晶格范围内的微结构的探测,都可以用声学方法完成。声学与电子工程不但在国防和国民经济中起着重要作用,而且在人民生活中的作用也愈来愈大,如广播、扩音、噪声控制、超声诊断与治疗等日益成为人们生活不可缺少的伴侣。     

科技消息

QPY-1型浅地层剖面仪中国科学院声学研究所东海研究站研制的QPY-1型浅地层剖面仪,是一种应用声学原理进行水下地质剖面的探测调查设备。它可以广泛用于港工建设、海底电缆敷设、海(江)底隧道、铁路桥梁和拦河大坝等工程中选址和水下地质探测,它能提供连续的地层剖面图,也可用于浅海海底和河床的地质普查。     

西湖龙井区块链溯源体系设计

目的:基于区块链技术研究西湖龙井溯源体系。方法:采用PFMEA(潜在失效模式及影响分析)确定西湖龙井生产销售全流程中数据层关键节点,并以此建立基于区块链(Blockchain)技术的西湖龙井溯源体系。结果:以PFMEA为手段对生产流程所采集的数据进行分析,确定了茶园区域、采摘、定级、销售四个环节为数据层关键节点,然后基于区块链建立西湖龙井溯源体系;该体系架构包括数据采集区、数据层、网络层、合约层、应用层等。结论:结合具体应用场景,论证了西湖龙井区块链溯源体系的可行性和有效性。     

非金属埋设物的声学探测

非金属埋设物的声学探测浅埋于地下的塑料水管、塑壳地雷等非金属埋设物体不可能应用金属探测器，而一般的声学探测器虽然理论上有潜在应用的可能，但实际上还不能付之应用。一种采用相关技术的双探头系统成功地检测了埋在地表４～１５ｃｍ处的塑料板和石块等，其原理是用...     

声学隐身层结构对隐身性能的影响

声学隐身层结构对隐身性能有重要的影响。对不同结构的声学隐身层的声场分布和散射截面进行了计算和对比分析。结果表明,声学隐身层的总厚度、层数和层厚分布对隐身性能都有不同程度的影响。当层厚确定时,总厚度越大,隐身性能越好;当总厚度确定时,层数越多,隐身性能越好;当总厚度和层数都确定时,层厚分布从内层向外层逐渐减小的隐身层比层厚分布均匀和层厚从内层向外层逐渐增大的隐身层的隐身性能更好。计算和分析结果对声学隐身层的设计和应用具有一定的参考价值。     

基于波束计算的水下声学探测设备声兼容传播过程分析

对于搭载多种声学探测设备的水下平台,不同设备的信号可能会产生相互干扰。因此,根据探测设备的波束特性,针对水下平台对海底的探测情形,来分析探测设备声兼容传播过程的特性。结合射线声学和海底散射模型,建立了声兼容分析中声传播的计算方法,并且分析了传播过程中各种因素对声兼容设计的影响。结果表明,在算例的波束条件下,声速剖面对声兼容性的影响较小,而特定类型的海底底质的影响较大。此外,水下平台距海底越高,或者波束偏转越大,声学设备间的相互干扰就越大。为了尽可能减小干扰信号的影响,应尽量避免干扰信号的发射波束和接收波束交叠,此外还给出了波束覆盖角阈值和干扰信号衰减的关系。     

声学多层结构介质的研究进展

首先回顾了声学多层结构介质的研究历史,在此基础上简要介绍了近几年在声学多层结构介质特异声传输调控和原型声学功能器件方面的一些工作进展。从声学的角度,系统介绍了多层结构介质的有效介质理论,系统声学参数的各向异性近似,在声波隐身斗篷中的应用。通过严格散射理论推导和有限元数值模拟研究了声斗篷系统的近场声压分布和远场散射强度,发现该设计可在低频较宽的频带范围内显著降低被遮蔽区域的声散射截面;在此频率区间内,声信号散射截面随着频率的提高而增加,其截止频率由薄层厚度决定。最后对该领域的研究作了若干展望。     

非线性声学的进展与应用

文章介绍了非线性声学的发展过程及其近年来在有关领域中新的进展和应用,着重从以下四方面对非线性参数的测量和非线性声学的应用作了详述:(1)非线性参数B/A的特征及其测量方法。除了介绍传统的测量方法外,也简要介绍了近几年来出现的新方法。另外,对固体非线性系数的测量也作了简介;(2)无损评价。它是非线性声学最有潜力的应用,因为材料的缺陷是与强的非线性特性紧密相连;(3)掩埋物探测。它是基于土壤/掩埋雷构成的耦合系统,类似于多孔材料或NME材料的非线性声学特性;(4)医学谐波成像。介绍了三种成像(造影剂成像,组织谐波成像及反射回波成像)的机理与特点。     

复合微穿孔板吸声结构声学性能预测

本文旨在将微穿孔板吸音结构与多孔材料复合，得到中低频吸音性能较好的复合层声学结构。以微穿孔板多边形穿孔截面、穿孔率、空腔厚度和多孔材料类型为变量，设计复合层声学结构，给出复合层声学结构吸声系数的理论计算方法和声学有限元仿真预测模型。利用3D打印技术制备精度较高的微穿孔板实验样本，利用阻抗管法对复合层声学结构的吸声系数进行实验室测量。对比预测结果和实验数据，发现两者具备很好的一致性。研究表明：复合层声学结构具有很好的中低频吸声系数，通过调整微穿孔板穿孔截面形状和穿孔率可以对中低频段（50-1600Hz）噪音进行有效控制。     

某型蛙人运载器辐射噪声测量与特征分析

蛙人是港口和水下设施的重要威胁，蛙人运载器产生的辐射噪声是对依靠运载器执行任务的水下蛙人实施警戒探测的重要依据，目前利用声学系统被动探测是发现水下蛙人的有效手段之一。文章针对某型蛙人运载器的实际探测问题设计了声学测量实验，实验包括消声水池测量和海上测量两部分，目的是获取蛙人运载器的有效声学特征，包括声源级、指向性、功率谱、LOFAR谱和DEMON谱等，获得有效的轴频、叶频及其各次谐波簇。在实验测量的基础上，系统分析了某型蛙人运载器辐射噪声的典型时频变化特征，为水下蛙人运载器的警戒探测提供实测数据支撑。     

海底声学探测与底质识别技术的新进展

文章介绍了海底声学探测与底质识别技术的现状及最新进展。重点介绍线性调频声呐（CHIRP）技术和非线性调频声呐技术（参量阵声呐）在海底沉积层结构、海底地形地貌探测及其在海底沉积物的底质属性分类识别方面的应用。并简要介绍国内外在线性和非线性调频声呐技术及用于沉积物属性识别方面的最新专利技术或最新进展。     

海底黑烟囱的声学探测方法研究

研究了海底黑烟囱的声学特性,建立相关的仿真模型,说明了利用声学回波探测海底黑烟囱气幕的机理。介绍了模拟水池实验研究,通过实验结果表明,利用回波起伏强度变化探测水下气幕是有可能的。     

水下声学超材料研究

声学超材料在空气中应用的研究已经很多,通过对其声学负参数的研究可以实现负折射、声隐身、波束控制以及超分辨成像等功能。声学超材料在空气中的良好应用也让更多的研究者们聚焦水下声学超材料(简称水声超材料)声聚焦、声透射等的研究,其在水下的研究涉及到流固耦合以及模式转换的影响,会更加复杂。水下研究的主要难题有尺度大、低频性能差、不耐静水压力等,针对此类问题,国内外研究者做了很多相关工作。水声超材料的发展历程经历了多个阶段。经典的局域共振型水声超材料的一系列优化措施是对实现水下宽带、低频吸声的探索;超晶格超表面复合结构的声二极管对实现噪声控制、声学通讯、目标探测等起到重要影响;其他比如水声隐身斗篷、水声学棱镜等应用也具有不错的前景。由此可见声学超材料在水下的研究潜力是巨大的。     

海底声学探测与底质识别技术的新进展

文章介绍了海底声学探测与底质识别技术的现状及最新进展.重点介绍线性调频声呐(CHIRP)技术和非线性调频声呐技术(参量阵声呐)在海底沉积层结构、海底地形地貌探测及其在海底沉积物的底质属性分类识别方面的应用.并简要介绍国内外在线性和非线性调频声呐技术及用于沉积物属性识别方面的最新专利技术或最新进展.     

约束阻尼对二维声学黑洞薄板减振特性的影响

声学黑洞（Acoustic Black Holes,ABH）以结构厚度的幂律变化实现弹性波的汇聚,结合阻尼层能较好地抑制结构振动。为进一步实现结构的低频振动控制,将声学黑洞与约束阻尼复合,建立附加约束阻尼的二维声学黑洞薄板模型,采用数值方法计算加速度响应与结构损耗因子,研究二维声学黑洞板附加约束阻尼后的减振特性,并通过二维声学黑洞薄板振动试验开展验证,最后探究约束层材料、厚度及约束阻尼半径对声学黑洞板低频减振性能的影响规律。结果表明：相比于附加自由阻尼,约束阻尼使声学黑洞薄板在第一阶共振峰处的加速度导纳降低12.61 dB;当约束层厚度为截断厚度的2倍左右时,薄板整体可以达到较佳的减振效果。研究可为声学黑洞薄板结构的低频减振应用提供重要参考。     

应用声测法辨别车流状态的可行性

采用优化速度交通流模型进行数值模拟以捕获每辆车的信息，并根据声学推导出简化的噪声预测公式，进而应用此噪声预测公式计算点噪声声压级。将车流分布特征与噪声声压级变化进行比较，发现在探测路段，车流量－时间曲线与探测点声压级－时间曲线变化特征相吻合，说明在一定条件下可应用声测法来辨别车流状态。     

超声换能器环氧树脂-氧化铝匹配层研究

匹配层对超声换能器的性能起着至关重要的作用,寻找合适的匹配层材料是换能器设计中的关键步骤。提出了一种基于环氧树脂-氧化铝复合材料的匹配层材料。首先,测试了不同配比的环氧树脂-氧化铝复合材料的声学性能,对比了其声学特性,并确定了材料的最佳配比。其次,研制了相应的换能器,分析该匹配层对换能器性能的影响,通过脉冲-回波方法测试了其性能参数。最后,基于四分之一波长匹配层原理对匹配层的厚度进行了优化。结果显示,环氧树脂中加入质量分数为 60%的氧化铝粉末的匹配层对换能器的改善效果最佳,该方案减小了换能器接收回波的拖尾,接收回波的幅值提高至 1 136 mV(+104%),-6 dB带宽达到 49.679%(+107%)。结果表明,氧化铝-环氧树脂混合材料可以提升换能器的声学性能,是较为理想的匹配层材料,在高频超声换能器的设计与应用中具有很好的应用前景。     

斯里兰卡教育部长访问中国科学院声学研究所

正为进一步落实2016年4月中斯两国联合声明中关于加强水下考古的合作,推动中斯沉船探测项目取得实效,2016年10月28日至11月2日,斯里兰卡教育部Hon.Akila Viraj kariyawasam部长率领中央文化基金会主任Prishanta Gunawardhana教授、考古部主任Senarath Dissanayake博士等一行六人访问了中国科学院声学研究所(简称:声学所)。10月31日,中斯双方在声学所崇福楼召开了学术研讨会,王小民所长向客人简要介绍了声学所的情况。斯里兰卡教育