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上海交大团队用钨-硅橡胶声学透镜校正水下无人平台声呐畸变
学术圈重大事件 · 发布 2026-06-18T13:24:00+08:00 · 更新 2026-06-18T13:28:57+08:00
核心结论
上海交通大学张宇团队在 IJEM 发表声学 GRIN 透镜研究，用掺钨硅橡胶材料被动校正 AUV 保护罩造成的声呐波前畸变。新闻稿称其可提升主声呐信号、降低混响，潜在影响低功耗水下无人平台、海底测绘与工业超声，但仍需长期海试和制造稳定性验证。
据 EurekAlert 6 月 16 日发布，上海交通大学张宇团队在 International Journal of Extreme Manufacturing 发表研究，提出一种用于水下无人平台的全息梯度折射率声学透镜。论文 DOI 为 10.1088/2631-7990/ae6b25，研究对象是自治水下航行器保护罩造成的声呐波前畸变问题。
小型水下无人平台通常需要弧形整流罩来降低阻力并保护电子部件，但声呐脉冲穿过弧形壳体时会发生散射和聚焦偏差，导致回波模糊。传统解决方案往往依赖更复杂的电子阵列或算法补偿；问题在于，已经在水中损失或散射的声能很难靠后处理完全找回，硬件阵列又增加体积、功耗和成本。
研究团队采用时间反演方法计算保护罩带来的畸变，再用掺入钨颗粒的柔性硅橡胶制成同心环状声学透镜，通过改变材料有效密度和声速来延迟特定波前区域。新闻稿给出的结果显示，该透镜可把 65 度散射波束压缩为约 16 到 30 度的定向波束，在 20 到 45 kHz 的宽频段提升主声呐信号强度超过 10 dB，同时降低背景混响超过 10 dB。
这类被动校正方案的意义在于把“传感器性能”部分转移给材料和结构设计。如果后续能在盐雾、温度变化、生物污损和长期压力环境中保持稳定，小型 AUV、低功耗海洋监测设备、港口安防和水下目标识别都可能受益。研究也提示类似梯度材料方法可向医学超声、工业无损检测迁移，但这些外延仍需要场景化验证。
当前证据主要来自论文新闻稿和期刊页面，属于同行评议研究的工程原型结果。短期内最关键的观察点不是单次性能提升，而是从受控河道/水槽测试走向长期海试，以及制造过程从分层成型走向更连续的 3D 打印或规模化材料梯度控制。
信息来源
可信度说明
来源为 International Journal of Extreme Manufacturing 在 EurekAlert 发布的论文新闻稿，并给出 DOI；关键性能数字来自论文/新闻稿，仍需关注开放海域长期测试、抗生物污损和规模制造稳定性。
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