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中國科學家實現高效水—氣跨介質聲波通信

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2023-11-09 14:21 | 稿件來源:香港新聞網

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香港新聞網11月9日電 近日,中國科學院聲學研究所噪聲與音頻聲學實驗室成功實現高效水—氣跨介質聲波通信,相關研究成果日前在國際學術期刊《應用物理快報》發表。

隨著人類對海洋世界的探索與開發,實現水氣間的跨介質通信變得十分重要。由於聲波在水和空氣中均能夠遠距離傳播,因此被認為是實現水—氣跨介質通信最可行的載體。然而,由於水和空氣之間存在巨大的阻抗差異,當聲波直接入射到水—氣界面時,僅有0.1%的聲能量能透過界面傳播,這給基於聲波的水—氣通信帶來了巨大的挑戰。以往針對水—氣傳輸的研究基本局限在基於共振的窄帶聲音傳輸,這大大限制了通信容量和效率。

基於寬帶阻抗匹配層的水—氣聲通信示意圖

為了實現高效的水—氣聲波通信,科研團隊首次將空氣中的超材料和水中的空心構型聲學超材料結合,實現了從水到空氣的阻抗間隙,並設計出了寬頻水—氣阻抗匹配層,通過仿真和實驗驗證了匹配層在寬頻範圍內的聲透射增強效果,並實現了跨介質的水—氣聲波通信。這一成果對於海洋勘探,海洋生物成像以及海洋網絡構建等眾多領域具有重要的應用前景。

【編輯:丘志彬】

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