CN102324228B

CN102324228B - 一种基于激光冲击波的次声波发生装置

Info

Publication number: CN102324228B
Application number: CN2011101686081A
Authority: CN
Inventors: 张永康; 戴峰泽; 管海兵; 钱晓明; 姜银方; 张朝阳
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2031-06-22
Also published as: CN102324228A

Abstract

本发明涉及一种次声波产生装置，包括高能量超短脉冲激光器、聚焦***、工作介质喷出***、喇叭形管。本发明以高能量超短脉冲激光跟工作介质喷出***中喷出的物质相互作用，使工作介质击穿形成等离子体，等离子体***形成冲击波，冲击波推动喇叭管中的空气以极高的速度沿喇叭形管轴向运动，冲击波激励管口的气体，便形成了频率不同的次声波，可通过改变脉冲激光的能量或者改变工作介质改变次声波的强度。本发明具有频率、功率可调，机动性好等特点。因为次声波具有极强的穿透能力，它能轻易地穿过建筑物，对里面的生命体引起生理效果，通过调节频率、功率，可以对生物体产生不同的生理效果。

Description

一种基于激光冲击波的次声波发生装置

技术领域

本发明涉及一种次声波产生装置，特指一种基于激光冲击波的次声波发生装置。

背景技术

次声波是指频率小于20Hz（赫兹）的声波，它无法被人耳听到。人体内脏固有的振动频率和次声频率相近似（0.01～20赫），倘若外来的次声频率与体内脏的振动频率相似或相同，就会引起人体内脏的“共振”，人体各部位都存在细微而有节奏的脉动，这种脉动频率一般为2～16Hz，如内脏为4～6Hz，头部为8～12Hz等。人体的这些固有频率正好在次声波的频率范围内，一旦大功率的次声波作用于人体，会引起人体强烈的共振，从而造成极大的伤害。使人产生头晕、烦躁、耳鸣、恶心等等一系列症状。特别是当人的腹腔、胸腔等固有的振动频率与外来次声频率一致时，更易引起人体内脏的共振，使人体内脏受损而丧命。国外实验证明，10赫135分贝的次声波，可使小白鼠的内脏濒临坏死状态；0.5赫兹170分贝左右的次声波，可使狗的呼吸困难，甚至停止。

次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。次声波的传播速度和可闻声波相同，由于次声波频率很低。大气对其吸收甚小，当次声波传播几千千米时，其吸收还不到万分之几，所以它传播的距离较远，能传到几千米至十几万千米以外。1883年8月，南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发，产生的次声波绕地球三圈，全长十多万公里，历时108小时。1961年，苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了5圈。7000Hz的声波用一张纸即可阻挡，而7Hz的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土。

次声武器就是一种能发射频率低于20赫兹的次声波，使其与人体发生共振，致使共振的器官或部位发生位移、变形、甚至破裂，从而造成损伤以至死亡的高技术武器。次声武器具有隐蔽性强，传播速度快、传播距离远，穿透力强，不污染环境和破坏设施等特点。但是，当前研制的次声武器，多为一次性，不能重复使用，且很难控制其强度。

本发明提出了一种基于激光冲击波的次声波发生装置，它具有频率、功率可调，机动性好等特点。因为次声波具有极强的穿透能力，它能轻易地穿过建筑物，对里面的生命体引起生理效果，通过调节频率、功率，可以对生物体产生不同的生理效果，轻则眩晕，重则致命，可望在人质劫持等反恐领域取得极佳效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光冲击波的次声波发生装置，实施本发明的装置包括高能量超短脉冲激光器、聚焦***、工作介质喷出***、喇叭形管。该装置其原理是：高能量超短脉冲激光跟工作介质喷出***中喷出的物质相互作用，使工作介质击穿形成等离子体，等离子体***形成冲击波（等离子体内部可产生数个GPa的压强），冲击波推动喇叭管中的空气以极高的速度沿喇叭形管轴向运动，当脉冲激光的重复频率在1~20HZ之间变化时，冲击波激励管口的气体，便形成了频率不同的次声波，可通过改变脉冲激光的能量或者改变工作介质改变次声波的强度。

本发明装置包括激光器、聚焦镜、喷嘴、筒状外壳、隔离板、工作介质、工作介质喷嘴和喇叭形管；激光器为高能量超短脉冲激光器；激光器的激光对准聚焦***，聚焦镜和隔离板设于筒状外壳两端形成一个隔离室，喷嘴设于筒状外壳上的靠近聚焦镜的一端，喷嘴向聚焦镜喷压缩空气；隔离板中间开设锥形孔，隔离板相对于隔离室的外侧设有抛物面，抛物面的焦点与聚焦镜的焦点重合，隔离板外侧连接喇叭形管，喇叭形管上设有工作介质喷嘴，工作介质喷嘴的出口指向抛物面的焦点，工作介质通过工作介质喷嘴喷向抛物面的焦点。

喷嘴吹气保护聚焦镜免受喷溅物的污染，隔离板用来保证绝大部分等离子***后沿喇叭口方向运动。

高能量超短脉冲激光器，其聚焦后能使工作介质击穿，重复频率能达到1~20HZ。

工作介质必须对高能脉冲激光有较高吸收率，可以是粉末，也可以是雾化的液体。改变不同的工作介质，可以获得不同能量的等离子爆轰波，从而改变次声波的强度。

喇叭形管，用来保证冲击波所产生能量集中向一个方向传播。

次声波是由激光作用于工作介质所产生的等离子体***激发，可通过改变高能脉冲激光的重复频率和强度来改变次声波的频率和强度，从而对生命体产生不同的生理效果。

隔离板前端面为抛物形，以更好的反射等离子体向平行于管轴心运动，隔离板的后端面中心开有锥形小孔，用来通过聚焦后的激光束，同时也可以防止工作介质进入隔离腔。

本发明的激光发生装置和次声波发生装置可以分离，实现远距离传输脉冲激光能量，大大提高其机动性。

本发明的优点是：

1）激光等离子体产生的冲击波能量极高，能推动空气以极高的速度振荡，因此，可以产生声强很高的次声波。

2）脉冲激光的重复频率在1~20HZ变化时，可以得到不同频率的次声波。

3）由于等离子体被限制在喇叭形管中***，因此***能量集中在同一个方向上释放，可以提高次声波的强度。

4）由于激光的方向性极佳，可以远距离传播，因此，可以使激光发射装置和次声波发生装置分离，大大的提高该次声波发生装置的机动性。

附图说明

图1为本发明基于激光冲击波的次声波发生装置的结构示意图。

图中，1：激光器，2：激光束，3：聚焦镜，4：喷嘴，5：筒状外壳，6：隔离板，7：工作介质，8：工作介质喷嘴，9：喇叭形管。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明，但不限制本发明。

如图1所示，首先，喷嘴4喷出压缩空气，在隔离室内形成一定的压强，用来保护聚焦镜3；工作介质喷嘴8喷出工作介质7；激光器1发出高能量超短脉冲激光束2，通过聚焦镜3聚焦后，穿过隔离板6锥形孔，然后作用于喷嘴8喷出的工作介质7，使工作介质击穿在喇叭形管9内产生等离子体***，等离子体内部产生数个GPa的压强，形成的等离子***冲击波激励喇叭管中的气体，当激光器1的脉冲频率在1~20HZ变化时，便形成不同频率的次声波。

Claims

1.一种基于激光冲击波的次声波发生装置，其特征在于，包括激光器（1）、聚焦镜（3）、喷嘴（4）、筒状外壳（5）、隔离板（6）、工作介质（7）、工作介质喷嘴（8）和喇叭形管（9）；所述激光器（1）为高能量超短脉冲激光器；激光器（1）发射的激光对准聚焦镜（3），所述聚焦镜（3）和隔离板（6）设于筒状外壳（5）两端形成一个隔离室，所述喷嘴（4）设于筒状外壳（5）上的靠近聚焦镜（3）的一端，喷嘴（4）向聚焦镜（3）喷压缩空气；所述隔离板（6）中间开设锥形孔，隔离板（6）相对于隔离室外侧的一面设有抛物面，抛物面的焦点与聚焦镜（3）的焦点重合，所述隔离板（6）外侧连接喇叭形管（9），喇叭形管（9）上设有工作介质喷嘴（8），工作介质喷嘴（8）的出口指向抛物面的焦点，所述工作介质（7）通过工作介质喷嘴（8）喷向抛物面的焦点。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光冲击波的次声波发生装置，其特征在于，所述激光器（1）的脉冲激光的重复频率为1~20HZ。