涡旋波携带的轨道角动量(Orbital Angular Momentum , OAM)由于其独立于时间和频率之外的新的空间自由度而广泛运用于信息产业。在信息化时代且对高速率，大容量的通信质量的高要求下，携带轨道角动量的涡旋波被用于通信系统。由于轨道角动量的取值在理论上是无穷的，并且各模式之间彼此正交，因此将涡旋波应用到通信系统中潜力是无限的。现阶段，声涡旋在通信系统中的应用还是起步阶段，基于以上，本文设计了一种新型的螺旋结构可以生成携带不同轨道角动量的声涡旋波并且该结构还可以用来检测拓扑荷，除此之外还提出了三种可以高效检测声涡旋拓扑荷的方案，本文的研究工作如下：
　　(1)提出一种能够生成高阶及复合声涡旋波的费马螺旋声栅结构。经衍射理论分析，平面声波经过不同臂数的费马螺旋衍射格栅，由于透射声波间的相长干涉以及相消干涉，在远场可以生成所需的高阶声涡旋以及复合声涡旋。并且使用该费马螺旋结构可以检测声涡旋波的拓扑荷数。从理论结果及仿真结果可知，产生的声涡旋携带的拓扑荷是灵活可控的，且其纯度高达71%以上。
　　(2)提出用衍射图案检测声涡旋拓扑荷的方法。首先提出了一种圆孔阵列干涉屏结构。从理论分析开始，阐明了该圆孔阵列检测声涡旋的原理。本文所设计的圆孔阵列呈环状均匀分布，且该圆孔阵列中圆孔个数至少要大于等于4，圆孔数减1为能检测的拓扑荷的最大值。携带不同轨道角动量的声涡旋波通过同一圆孔阵列呈现不同的规律分布；携带同一轨道角动量的声涡旋波通过不同的圆孔阵列也会呈现不同的规律分布。根据衍射图案的分布规律来确定拓扑荷。当然该方法的检测范围也不是无限的，当圆孔数逐渐变大时，衍射图案将不再呈现规律性的分布。最后通过设计合理的参数及仿真环境，使用COMSOL仿真软件进行验证。接着又设计了两种环形孔径结构检测拓扑荷，所设计的两种孔径结构分别为环形三角孔径以及环形椭圆孔径。首先通过理论分析，解释了该种环形孔径检测声涡旋的原理，然后通过建立理论模型，得出公式计算的结果，最后使用COMSOL仿真软件仿真，验证理论计算的结果。通过比较发现，公式计算的结果与仿真的结果相同，通过观察衍射图案的典型特征，判断该涡旋声波所携带的拓扑荷。