[发明专利]一种基于漏兰姆波的感知固体板底部目标的装置及方法

权利要求书

1.一种基于漏兰姆波的感知固体板底部目标的装置，其特征在于，该装置具体包括：信号发射器、示波器、超声换能器(1)、固体板(3)和数据处理模块；

超声换能器(1)、固体板(3)、固体板底部目标(5)均位于水面(2)下；固体板底部目标(5)置于固体板(3)的下方，超声换能器(1)置于固体板(3)之上，且与固体板(3)相距Scm；超声换能器(1)倾斜θ角度；超声换能器(1)上还顺序连接信号发射器和示波器；

所述数据处理模块，用于根据超声换能器发射的θ角度、频率f的超声波在固体板中传播时间t₁和t₂，以及生成的漏兰姆波模式的群速度Cg，可计算得到固体板底部目标平移的距离L′，实现可对固体板底部目标的位置变化进行感知；

所述数据处理模块具体包括：

数据接收单元，用于接收超声换能器发射的θ角度、频率f的超声波在固体板中传播时间t₁和t₂；

超声换能器发射的θ角度、频率f的超声波在固体板中传播时间t₁的获取具体包括：

信号发射器发射电信号至超声换能器(1)，超声换能器(1)将电信号转换为超声波，并以入射角θ角度、频率f的超声波发射至浸入水中的固体板(3)中，形成兰姆波；泄露到水中的漏兰姆波以θ角度、频率f的平面波入射到固体板底部目标(5)的外表面上，并与固体板底部目标(5)发生相互作用，形成具有θ角度、频率f的反射波，该反射波经固体板底部目标的外表面反射回固体板，激励出相同的漏兰姆波，并通过固体板沿原入射路径返回至超声换能器(1)，超声换能器(1)接收反射回的漏兰姆波，并通过示波器显示反射回的漏兰姆波及其传播时间t₁；

超声换能器发射的θ角度、频率f的超声波在固体板中传播时间t₂的获取具体包括：

移动固体板底部目标L距离后，信号发射器再次发射电信号至超声换能器(1)，超声换能器(1)将电信号转换为超声波，并以入射角θ角度、频率f的超声波发射至浸入水中的固体板(3)中，形成兰姆波；泄露到水中的漏兰姆波以θ角度、频率f的平面波入射到固体板底部目标的外表面上，并与固体板底部目标发生相互作用，形成具有θ角度、频率f的反射波，该反射波经固体板底部目标的外表面反射回固体板，激励出相同的漏兰姆波，并通过固体板沿原入射路径返回至超声换能器(1)，超声换能器(1)接收反射回的漏兰姆波，并通过示波器显示反射回的漏兰姆波及其传播时间t₂；和

处理单元，用于根据超声换能器发射的θ角度、频率f的超声波在固体板中传播时间t₁和t₂；计算得到固体板底部目标平移的距离L′：

L′＝(t₂-t₁)C_g (1)

其中，Cg为生成的漏兰姆波模式的群速度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述θ＝arcsin(Cw/Cp)，其中，Cp为兰姆波的相速度；Cw为声速。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固体板(3)为不透明金属板。

4.一种基于漏兰姆波的感知固体板底部目标的方法，该方法基于权利要求1-3中任一所述的装置实现，所述方法包括：

获取超声换能器发射的θ角度、频率f的超声波在固体板中传播时间t₁；

移动固体板底部目标L距离，获取超声换能器发射的θ角度、频率f的超声波在固体板中传播时间t₂；

根据超声换能器发射的θ角度、频率f的超声波在固体板中传播时间t₁和t₂；计算得到固体板底部目标平移的距离L′，实现可对固体板底部目标的位置变化进行感知；

L′＝(t₂-t₁)C_g (1)

其中，Cg为生成的漏兰姆波模式的群速度。