中国的研究小组已经实现了可进行跨越介质的声波 - 水通讯的高效技术

发布时间：2023-11-08 09:15:08 所属栏目：动态来源：

导读：记者从中国科学院声学研究所获悉，该所噪声与音频声学实验室博士研究生周萍及其导师杨军研究员、贾晗研究员等开展合作研究，首次将空气中的超材料和水中的空心构型声学超材料结合，实现从水到空气的阻抗间隙，并设计

记者从中国科学院声学研究所获悉，该所噪声与音频声学实验室博士研究生周萍及其导师杨军研究员、贾晗研究员等开展合作研究，首次将空气中的超材料和水中的空心构型声学超材料结合，实现从水到空气的阻抗间隙，并设计出宽频水-气阻抗匹配层，通过仿真和实验验证了该匹配层在宽频范围内的声透射增强效果，利用之，可达成水与气之间的高效率通讯传输。

最近在国际上著名的《应用物理通讯》杂志的编辑选择了一篇中国的声学研究成果的论文作为该杂志的特色专刊来刊登；而这篇文章也受到了由美国物理学联合会所主持的《科学之光周刊》进行的推荐报导。

据科研团队介绍，随着人类对海洋世界的探索与开发，实现水气间的跨介质通信变得十分重要。由于声波在水和空气中均能够远距离传播，因此被认为是实现水-气跨介质通信最可行的载体。然而，由于水和空气之间存在巨大的阻抗差异，当声波直接入射到水-气界面时，仅有0.1%的声能量能透过界面传播，这给基于声波的水-气通信带来巨大的挑战。以往针对水-气传输的研究基本局限在基于共振的窄带声音传输，这大大限制了通信容量和效率。

为实现高效的水-气声通信，科研团队首先通过协同调节梯度匹配层中的声速和厚度，将每一层的声学参数调节到一个可实现的范围，并利用空气中的超材料和水中的空心构型超材料实现指数分布的水-气梯度阻抗匹配层。

本项研究中，该团队进一步将声学所的所有图案通过频分复用的方式编码在匹配层的透射频带内进行传输，图案以13个通道进行并行传输，传输准确率达到99.95%，实现了水和空气间的高容量精确通信。这种技术可以广泛应用于电力、石油、化工、冶金、轻工、交通、航空等行业，尤其适用于大规模集成电路制造和数字信号处理领域。

（编辑：驾考网）

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