复合共鸣腔Janus宽带换能器

提出了一种复合共鸣腔Janus换能器设计思想。在Janus-Helmholtz换能器基础上，增加Janus-Hammer Bell的圆环谐振模态，利用换能器三种工作模态的互相耦合，有效拓宽了换能器的工作频带。同时换能器整体采用溢流设计，实现内外静水压力平衡，适用于深水工作。文章首先介绍了复合共鸣腔的工作原理，给出了圆环模态谐振频率的近似估算公式，通过与有限元方法结果对比证明了近似公式的有效性。利用有限元方法对换能器进行了结构优化，并根据优化结果制作了实验样机。最终测试的结果与仿真结果呈现了很好的一致性。     

深水换能器现状及展望

国家近年来加强了对深海声学系统的应用研究,而深水水声换能器为深海科学研究提供技术支撑。为了对深水换能器的材料特性、耐压结构设计、在深水环境下发射性能和接收性能的测试手段能够深入了解,特别介绍了美国及中国深水换能器发展现状,并提出开展耐高静压换能器有源材料、耐高静压水声无源材料、换能器耐压结构和工艺、高静水压测量技术等方面的研究。     

圆环换能器故障成因评判的实验设计

在实际工程中，批量的圆环换能器在工作一段时间后出现侧边打火、绝缘下降的故障现象，为摸清故障出现的原因，设计了评判故障成因的实验。实验环境模拟换能器的实际工作条件，实验过程中检测圆环换能器的阻抗、静态电容、绝缘电阻、外观及手感温度等变化情况，然后测试换能器的电声性能，并与正常性能的换能器进行对比。实验数据和结果表明：圆环换能器出现故障的原因为其在空气中进行大功率发射。     

一种深水宽带换能器

深海潜水器是支撑探查和开发深海资源、开展深海科学研究、进行深海工程作业的重要装备,作为深海潜水器上的重要部件,可在超深水工作的声学换能器具有广泛的应用前景。介绍了一种深水宽带换能器的设计方法,采用纵弯换能器,该型换能器利用纵向振动和前盖板弯曲振动相互耦合,具有宽带工作的特点;换能器封装在带有压力平衡装置的耐压外壳中,耐压外壳采用钛合金材料,外壳及换能器内部充有硅油。实际测试表明,换能器最大工作深度可达7000 m,最大声源级大于195 dB,工作频段7~15 kHz,覆盖了深海探测领域常用的频段,具有良好的适应性和广泛的应用前景。     

基于圆环阵列的声场仿真及校准实验

针对圆环阵列中声波多途效应难以消除的问题,提出了采用不等间距圆环阵列的方法破坏声波各径的相干性来降低旁瓣性能,减少边缘衍射反射的干扰。通过仿真验证不等间距圆环阵列能够有效降低聚焦波束旁瓣,并根据仿真结果设计最佳环形阵列结构。最后,在实验水池中对圆环阵列进行声场校准实验,分别利用脉冲波与连续波在4～8kHz频率下激励换能器阵列工作,结果表明采用脉冲正弦信号激励的方法可在有限空间内准确测量换能器的轴向声压的特性。     

PZT压电复合材料圆环性能仿真和制备

高频宽带全向换能器是水声换能器研究的发展方向,PZT压电复合材料圆环既能够水平全向发射和接收水声信号,同时又使换能器的带宽得到扩展。利用ANASYS有限元仿真软件对2-2型压电复合材料圆环结构进行模态仿真,得到带宽和结构尺寸的关系曲线。在仿真模拟的基础上,形成设计方案,将压电陶瓷圆环沿轴向方向均匀切割,把环氧树脂浇注于切槽,经打磨和被覆电极,制成2-2型压电复合材料圆环。对压电复合材料圆环的压电和介电性能进行测试,结果为谐振频率388k Hz,带宽11.2k Hz,声阻抗18.05Mraly,相对介电常数859,声速3200m/s,d33常数480 p C/N,振动位移89.5pm。该压电复合材料圆环适合做水平全向宽带换能器。     

美国专利几则

宽带全方向性电声换能器(4916675) 这是一种用于水下发射和接收的全向声学换能器。它由几个换能器圆环垂直叠在一起,每个圆环上又划分为许多径向振动的单元振子。每个单元振子应调谐到一个特定的固有频率并适当地固定好。处于同一圆环的振子同相激发,但各个环的固有频率则是不相同的。检测颗粒状物质中昆虫产生的振动的装置(4991439) 将一压电传感器连接在探头上或一膜片上,用以检测当昆虫在谷物上吃食或爬行时所发生的振动。振动声经放大后进行分析,例如,可将其与已知害虫的记录信号作比较以确定昆虫的种类和它们的位置。加速度传感器(4991…     

堆叠压电复合材料圆环阵换能器有限元分析与测试

利用有限元软件仿真设计了轴向堆叠压电复合材料圆环阵换能器的敏感元件。该换能器具有高频、宽带、水平全向发射的特性。利用ANSYS有限元分析软件对换能器敏感元件进行了模态分析和谐响应分析,通过改变复合材料结构参数,分析得到了复合材料圆环径向厚度振动频率和带宽随其厚度、高度和平均半径的变化规律,并据此确定了制备复合材料所需的最佳尺寸参数,为复合材料制备提供了仿真依据。按由仿真得到的最优参数制作了双圆环叠堆复合材料换能器敏感元件。经测试,该换能器形成了明显的双模耦合振动,其-3dBd工作带宽为90kHZ。测试结果和仿真结果吻合,实现了换能器的高频、宽带、水平全向发射声波的设计目标。     

聚氨酯密对高频换能器声性能影响的实验研究

水声换能器，小型水声换能器基阵的水密工艺有注油压力平衡密封，透声橡胶硫化密封以及真空结构密封等，近年发展使用的聚氨酯浇注密封，具有工艺简单，耐水性能高等优点，而广受欢迎，同时发现，采用聚氨酯浇封后对水声换能器声学性能会产生一些影响，特别是高频水声换能器，设计人员往往为之不能接受，意见纷纭，本文一方面以充分的实验数据阐述了聚氨酯密封对换能器性能产生的不可忽视的变化，同时又以有力的实验数据阐明了只要水声换能器设计合理，聚氨酯换能器性能影响可减低到最小，本文笔者认为聚氨酯密封得推广，但工艺尚须进一步改进。     

聚氨酯密封对高频换能器声性能影响的实验研究

水声换能器，小型水声换能器基阵的水密工艺有注油压力平衡密封、透声橡胶硫化密封以及真空结构密封等。近年发展使用的聚氨酯浇注密封，具有工艺简单，耐水压性能高等优点，而广受欢迎。同时发现，采用聚氨酯浇封后对水声换能器声学性能会产生一些影响，特别是高频水声换能器。设计人员往往为之不能接受，意见纷纭。本文一方面以充分的实验数据阐述了聚氨酯密封对换能器性能产生的不可忽视的变化，同时又以有力的实验数据阐明了只要水声换能器设计合理，聚氨酯密封对换能器性能影响可减低到最小。本文笔者认为聚氨酯密封值得推广，但工艺尚须进一步改进。