CN110244287B - 一种基于共振的次声波变频装置 - Google Patents

一种基于共振的次声波变频装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于共振的次声波变频装置，属于次声波应用领域，包括接收层、中转层、反射层、协助层和外壳；所述外壳内设有从上往下依次叠加的接收层、中转层、反射层和协助层；所述接收层用于接收一定范围的次声波，且该接收层的固有频率落入该范围的次声波频率中，能够与之产生共振；所述中转层用于将接收层振动能量传递至反射层；所述反射层的固有频率小于接收层的固有频率，并在协助层的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；所述外壳固定在平台上。本发明的一种基于共振的次声波变频装置，在回馈信号时自身不需要携带能量，利用共振转换出稳定的次声波进行信号反馈，达到定位的目的。

Description

一种基于共振的次声波变频装置
技术领域
本发明属于次声波应用领域，具体地说涉及一种基于共振的次声波变频装置。
背景技术
众所周知，现有的定位装置分为母体与子体，使用的信号大多数为电磁波，母体向子体发出信号，子体接受信号并且回馈信号，母体收到子体的信号从而对子体定位，这种方法的弊端是子体在回馈信号时需要耗能，所以子体必须储存能量，一旦子体能量耗尽，则无法发出信号。
为了解决以上问题，在特殊领域比如阻碍性测距，声波定位勘测开发一种自身不需要携带能量的子体，采用一种新的信号代替电磁波，那就是次声波，而子体的研发是关键所在。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种基于共振的次声波变频装置，拟解决现有子体在回馈信号时需要耗能的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于共振的次声波变频装置，包括接收层1、中转层2、反射层3、协助层4和外壳5；所述外壳5内设有从上往下依次叠加的接收层1、中转层2、反射层3和协助层4；所述接收层1用于接收一定范围的次声波，且该接收层1的固有频率落入该范围的次声波频率中，能够与之产生共振；所述中转层2用于将接收层1振动能量传递至反射层3；所述反射层3的固有频率小于接收层1的固有频率，并在协助层4的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；所述外壳5固定在平台上。由上述结构可知，物质中存在固有频率，固有频率由物质本身结构，属性还有质量决定，只要物体接收到等于其固有频率的波，就会产生共振现象，并且放出动能。物体的固有频率计算公式为f＝根号下(物质的刚度系数除以质量)再除以2π,一般可通过声波实验进行测定；接收层1用于接收一定范围的次声波，当母体发出的次声波和接收层1的固有频率相近时，接收层1产生共振，并且是有规律振动；接收层1有规律振动的动能由中转层2传递至反射层3；反射层3固定频率接近且小于接收层1固有频率，反射层3在协助层4的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；由于接收层1能量传至反射层3，能量存在衰减，反射层3产生的次声波和接收层1接收的次声波不同频，避免两种次声波干扰；母体在接收到反射层3产生的次声波后就会对子体进行定位。接收层1和反射层3的材料可以通过增减质量和改变形状改变其固有频率，理论上任何材料都可以实现，但优选的高韧性材料、高分子聚合材料等，例如聚乙烯；整个工作流程是这样的，例如母体发射出17～18赫兹的某一值次声波，接收层1的固有频率与该次声波频率相同，接受层1产生共振，中转层2将接受层1的振动能量传递给反射层3，此时存在振动能量的损耗，反射层3的固定频率为15～16赫兹之间的某一值，此时反射层3引发振动后在协助层4的辅助下产生稳定的15～16赫兹中某一稳定频率的次声波，母体接收到该稳定次声波既能够对子体快速定位。
进一步的，所述协助层4为若干个支撑在反射层3下表面的轻型弹簧。由上述结构可知，若干个轻型弹簧辅助反射层3产生有规律震动，若干个轻型弹簧均匀分布在反射层3下表面；如果物质是有规律振动，则会产生稳定的次声波，如果物质是无规律振动，则可能产生各种频率的波，极不稳定。所以要想被母体接收，子体中的反射层3需产生有规律振动。
进一步的，所述中转层2下表面设有若干凸起，所述凸起与反射层3上表面碰撞接触。由上述结构可知，若干凸起使得中转层2将振动能量传递给反射层3时更平稳；中转层2采用刚度较高的材料，例：POM塑料。
进一步的，所述接收层1和反射层3均为扁平状。由上述结构可知，扁平状使接收层1和反射层3以上下振动为主。
本发明的有益效果是：
1.本发明公开了一种基于共振的次声波变频装置，包括接收层、中转层、反射层、协助层和外壳；所述外壳内设有从上往下依次叠加的接收层、中转层、反射层和协助层；所述接收层用于接收一定范围的次声波，且该接收层的固有频率落入该范围的次声波频率中，能够与之产生共振；所述中转层用于将接收层振动能量传递至反射层；所述反射层的固有频率小于接收层的固有频率，并在协助层的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；所述外壳固定在平台上。本发明的一种基于共振的次声波变频装置，在回馈信号时自身不需要携带能量，利用共振转换出稳定的次声波进行信号反馈，达到定位的目的。
附图说明
图1是本发明剖开内部的结构示意图；
附图中：1-接收层、2-中转层、3-反射层、4-协助层、5-外壳。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例一：
见附图1。一种基于共振的次声波变频装置，包括接收层1、中转层2、反射层3、协助层4和外壳5；所述外壳5内设有从上往下依次叠加的接收层1、中转层2、反射层3和协助层4；所述接收层1用于接收一定范围的次声波，且该接收层1的固有频率落入该范围的次声波频率中，能够与之产生共振；所述中转层2用于将接收层1振动能量传递至反射层3；所述反射层3的固有频率小于接收层1的固有频率，并在协助层4的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；所述外壳5固定在平台上。由上述结构可知，物质中存在固有频率，固有频率由物质本身结构，属性还有质量决定，只要物体接收到等于其固有频率的波，就会产生共振现象，并且放出动能。物体的固有频率计算公式为f＝根号下(物质的刚度系数除以质量)再除以2π,一般可通过声波实验进行测定；接收层1用于接收一定范围的次声波，当母体发出的次声波和接收层1的固有频率相近时，接收层1产生共振，并且是有规律振动；接收层1有规律振动的动能由中转层2传递至反射层3；反射层3固定频率接近且小于接收层1固有频率，反射层3在协助层4的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；由于接收层1能量传至反射层3，能量存在衰减，反射层3产生的次声波和接收层1接收的次声波不同频，避免两种次声波干扰；母体在接收到反射层3产生的次声波后就会对子体进行定位。接收层1和反射层3的材料可以通过增减质量和改变形状改变其固有频率，理论上任何材料都可以实现，但优选的高韧性材料、高分子聚合材料等，例如聚乙烯；整个工作流程是这样的，例如母体发射出17～18赫兹的某一值次声波，接收层1的固有频率与该次声波频率相同，接受层1产生共振，中转层2将接受层1的振动能量传递给反射层3，此时存在振动能量的损耗，反射层3的固定频率为15～16赫兹之间的某一值，此时反射层3引发振动后在协助层4的辅助下产生稳定的15～16赫兹中某一稳定频率的次声波，母体接收到该稳定次声波既能够对子体快速定位。
实施例二：
见附图1。一种基于共振的次声波变频装置，包括接收层1、中转层2、反射层3、协助层4和外壳5；所述外壳5内设有从上往下依次叠加的接收层1、中转层2、反射层3和协助层4；所述接收层1用于接收一定范围的次声波，且该接收层1的固有频率落入该范围的次声波频率中，能够与之产生共振；所述中转层2用于将接收层1振动能量传递至反射层3；所述反射层3的固有频率小于接收层1的固有频率，并在协助层4的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；所述外壳5固定在平台上。由上述结构可知，物质中存在固有频率，固有频率由物质本身结构，属性还有质量决定，只要物体接收到等于其固有频率的波，就会产生共振现象，并且放出动能。物体的固有频率计算公式为f＝根号下(物质的刚度系数除以质量)再除以2π,一般可通过声波实验进行测定；接收层1用于接收一定范围的次声波，当母体发出的次声波和接收层1的固有频率相近时，接收层1产生共振，并且是有规律振动；接收层1有规律振动的动能由中转层2传递至反射层3；反射层3固定频率接近且小于接收层1固有频率，反射层3在协助层4的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；由于接收层1能量传至反射层3，能量存在衰减，反射层3产生的次声波和接收层1接收的次声波不同频，避免两种次声波干扰；母体在接收到反射层3产生的次声波后就会对子体进行定位。接收层1和反射层3的材料可以通过增减质量和改变形状改变其固有频率，理论上任何材料都可以实现，但优选的高韧性材料、高分子聚合材料等，例如聚乙烯；整个工作流程是这样的，例如母体发射出17～18赫兹的某一值次声波，接收层1的固有频率与该次声波频率相同，接受层1产生共振，中转层2将接受层1的振动能量传递给反射层3，此时存在振动能量的损耗，反射层3的固定频率为15～16赫兹之间的某一值，此时反射层3引发振动后在协助层4的辅助下产生稳定的15～16赫兹中某一稳定频率的次声波，母体接收到该稳定次声波既能够对子体快速定位。
所述协助层4为若干个支撑在反射层3下表面的轻型弹簧。由上述结构可知，若干个轻型弹簧辅助反射层3产生有规律震动，若干个轻型弹簧均匀分布在反射层3下表面；如果物质是有规律振动，则会产生稳定的次声波，如果物质是无规律振动，则可能产生各种频率的波，极不稳定。所以要想被母体接收，子体中的反射层3需产生有规律振动。
实施例三：
见附图1。一种基于共振的次声波变频装置，包括接收层1、中转层2、反射层3、协助层4和外壳5；所述外壳5内设有从上往下依次叠加的接收层1、中转层2、反射层3和协助层4；所述接收层1用于接收一定范围的次声波，且该接收层1的固有频率落入该范围的次声波频率中，能够与之产生共振；所述中转层2用于将接收层1振动能量传递至反射层3；所述反射层3的固有频率小于接收层1的固有频率，并在协助层4的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；所述外壳5固定在平台上。由上述结构可知，物质中存在固有频率，固有频率由物质本身结构，属性还有质量决定，只要物体接收到等于其固有频率的波，就会产生共振现象，并且放出动能。物体的固有频率计算公式为f＝根号下(物质的刚度系数除以质量)再除以2π,一般可通过声波实验进行测定；接收层1用于接收一定范围的次声波，当母体发出的次声波和接收层1的固有频率相近时，接收层1产生共振，并且是有规律振动；接收层1有规律振动的动能由中转层2传递至反射层3；反射层3固定频率接近且小于接收层1固有频率，反射层3在协助层4的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；由于接收层1能量传至反射层3，能量存在衰减，反射层3产生的次声波和接收层1接收的次声波不同频，避免两种次声波干扰；母体在接收到反射层3产生的次声波后就会对子体进行定位。接收层1和反射层3的材料可以通过增减质量和改变形状改变其固有频率，理论上任何材料都可以实现，但优选的高韧性材料、高分子聚合材料等，例如聚乙烯；整个工作流程是这样的，例如母体发射出17～18赫兹的某一值次声波，接收层1的固有频率与该次声波频率相同，接受层1产生共振，中转层2将接受层1的振动能量传递给反射层3，此时存在振动能量的损耗，反射层3的固定频率为15～16赫兹之间的某一值，此时反射层3引发振动后在协助层4的辅助下产生稳定的15～16赫兹中某一稳定频率的次声波，母体接收到该稳定次声波既能够对子体快速定位。
所述协助层4为若干个支撑在反射层3下表面的轻型弹簧。由上述结构可知，若干个轻型弹簧辅助反射层3产生有规律震动，若干个轻型弹簧均匀分布在反射层3下表面；如果物质是有规律振动，则会产生稳定的次声波，如果物质是无规律振动，则可能产生各种频率的波，极不稳定。所以要想被母体接收，子体中的反射层3需产生有规律振动。
所述中转层2下表面设有若干凸起，所述凸起与反射层3上表面碰撞接触。由上述结构可知，若干凸起使得中转层2将振动能量传递给反射层3时更平稳；中转层2采用刚度较高的材料，例：POM塑料。
所述接收层1和反射层3均为扁平状。由上述结构可知，扁平状使接收层1和反射层3以上下振动为主。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于共振的次声波变频装置，其特征在于：包括接收层（1）、中转层（2）、反射层（3）、协助层（4）和外壳（5）；所述外壳（5）内设有从上往下依次叠加的接收层（1）、中转层（2）、反射层（3）和协助层（4）；所述接收层（1）用于接收一定范围的次声波，且该接收层（1）的固有频率落入该范围的次声波频率中，能够与之产生共振；所述中转层（2）用于将接收层（1）振动能量传递至反射层（3）；所述反射层（3）的固有频率小于接收层（1）的固有频率，并在协助层（4）的辅助下产生稳定的一定范围的次声波；所述外壳（5）固定在平台上；所述中转层（2）下表面设有若干凸起，所述凸起与反射层（3）上表面碰撞接触；所述协助层（4）为若干个支撑在反射层（3）下表面的轻型弹簧；所述接收层（1）和反射层（3）均为扁平状。
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