(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210965809.2 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司泰州供电 分公司 地址 225300 江苏省泰州市海陵区凤 凰西 路2号 (72)发明人 李勇　陈挺　鞠玲　印吉景　张泽　 姚建光　徐兴春　翁蓓蓓　揣振国　 吴艳　陈利　程阳　何天雨　袁乐　 钱杰　汤德宝　丁安琪　路永玲　 秦剑华　贾骏　刘子全　 (74)专利代理 机构 北京市隆安 律师事务所 11323 专利代理师 杨云(51)Int.Cl. B23K 26/362(2014.01) B23K 26/70(2014.01) G10K 11/28(2006.01) (54)发明名称 一种用于声纹监测的聚音 装置及制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于声纹监测的聚音装 置及制备方法， 聚音装置为锥体结构， 包括前端 部和后端部， 前端部呈喇叭状， 前端部的内壁表 面为呈现图案阵列的微结构， 图案阵列的微结构 通过激光刻蚀形成； 监测的声波频率为50Hz～ 10kHz， 声波自前端部入口进入聚音装置， 经内壁 表面图案阵列的微结构反射， 从后端部出口传 出， 后端部出口声压为前端部入口声压的4～8 倍。 本发明给出的聚音装置扩大了电力设备声波 的接收范围， 尤其是针对微弱声波起到聚音的效 果， 实现对电力设备基于声纹监测的智能化诊 断。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115255650 A 2022.11.01 CN 115255650 A 1.一种用于声纹监测的聚音装置， 其特征在于， 聚音装置为锥体结构， 包括前端部和后 端部， 前端部呈喇叭状， 前端部的内壁表面为呈现图案阵列的微结构， 图案阵列的微结构通 过激光刻蚀形成； 监测的声波频率为50Hz～ 10kHz， 声波自前端部入口进入聚音装置， 经内壁表面图案阵 列的微结构反射， 从后端部出口传出， 后端部出口声压为前端部入口声压的4～8倍。 2.如权利要求1所述的聚音装置， 其特征在于， 聚音装置为金属或者塑料材质， 前端部 的长度为5 ‑30cm， 后端部的长度为2 ‑10cm， 后端部的内壁表面 粗糙度为0.1～1 μm。 3.如权利要求1所述的聚音装置， 其特征在于， 图案 阵列为回字形沟槽 阵列结构， 回字 形沟槽阵列为长方 形； 回字形沟槽 阵列包括多个并列排布的回字形沟槽， 各个回字形沟槽的尺寸相同， 每个 回字形沟槽的宽度为20 0～400 μm， 相邻两回字形沟槽的间距为18～ 22 μm； 每个回字形沟槽包括中心沟槽和至少两层的边缘台阶， 中心沟槽的深度为40～50μm， 每层边缘台阶的宽度为20～3 0 μm。 4.如权利要求3所述聚音装置， 其特征在于， 前端部的倾斜角与每个回字形沟槽的中心 沟槽深度、 边 缘台阶宽度以及监测的声 波参数之间的关系为： 其中， 为声波经回字形沟槽反射后的变化相位， φ为声波入射到回字形沟槽界面上 的额外相位， 为相比光滑内壁表面的差值， λ为声波的波长， l为每个回字形沟槽 的宽度， d为每个回字形沟槽的单边边缘台阶总宽度， H为声波反射与声波入射高度差的绝 对值， h为中心沟槽深度， α 为前端部的倾斜角； β 为声波 经回字形沟槽界面的反射角， γ为声 波入射到回字形沟槽界面的入射角， x为声波入射到回字形沟槽界面点的横向坐标值， 为声波在横向坐标值 为x的点的变化相位与x的求 导数值。 5.如权利要求4所述的聚音装置， 其特征在于， 中心沟槽深度、 每个回字形沟槽的宽度、 以及每个回字形沟槽的单边 边缘台阶总宽度之间的关系为： 式中， l为每个回字形沟槽的宽度， d为每个回字形沟槽的单边边缘台阶总宽度， h为中 心沟槽深度， α 为前端部的倾 斜角， 取值 为15°～60°， R的取值范围为0.1～0.6 5。 6.一种制备如权利要求1 ‑5任一所述聚音装置的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 预先制成锥体结构的聚音装置， 聚音装置包括前端部和后端部； 基于聚音装置前端部内壁表面的图案阵列， 规划激光 光束行走的路径； 设定激光器的参数数值， 其中， 激光器的参数类别包括激光脉宽、 激光波长、 功率范围 及扫描速度； 根据激光 光束聚焦方式， 搭建激光聚焦装置， 对激光器发出的激光 光束进行聚焦； 启动激光器， 对前端部内壁表面进行激光刻蚀， 制备 得到聚音装置内表面的微结构。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115255650 A 27.如权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 规划激光 光束行走的路径， 具体包括： 在激光器中设定扫描方式为网格状， 并输入扫描加工过程中光束行走的路径节点信 息； 设定激光扫描中平行线间的间隙为18～ 22 μm， 激光的光斑直径为13 ‑17 μm。 8.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 设定激光器的参数数值， 具体包括： 激光脉宽 为0.001～1fs， 激光波长为3 55～1064nm， 功率范围5 0mW～15W， 扫描速度为20 0～800mm/s。 9.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 激光聚焦装置包括反射镜组、 扩束镜、 扫描振 镜和F‑Theta镜头， 反射镜组用于调整激光 光束的扫描移动； 扩束镜的扩束倍数为2～4倍， 扫描振镜的范围为≥(100 ×100)mm， F ‑Theta镜头的焦点 范围≥(‑30～30)mm。 10.如权利要求9所述的方法， 其特征在于， 激光光束聚焦的方式为正离焦， 离焦量为1 ～5 μm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115255650 A 3