大功率水声换能器的测量方法

本文是对大功率水声换能器测量方法研究的总结。详细介绍了两种新的测量技术,并给出了测量例子,分析了测量精度。对于换能器在大功率下表现出来的非线性特性的量度方法也进行了描述与分析。     

一种确定换能器参数的方法

一、前言 大家知道,换能器工作在谐振频率时,可以用集总参数来表示换能器等效线路中的各元件。这对于分析换能器在谐振点的性能是有用的。但仅仅知道谐振点的等效线路是不够的。如果能够在谐振频率以外的其他频率也用等效线路的方法来描述换能器,这对于分析换能器和换能器阵的性能是很有用的。这样做的前提是承认等效线路的各参数是频率的函数,并且能够确定在各个频率下的等效线路的参数。知道了不同频率下各参数的值,就可分析和计算换能器的带宽,不同频率工作时的效率,换能器的相位变化、互辐射阻抗的大小和随频率的变化、互辐射对换能器和…     

声波测井压电换能器多频点阻抗匹配技术研究

针对声波测井压电换能器的多频点阻抗匹配技术展开研究,首先采用多模态等效电路精确描述了换能器的导纳特性;然后通过分析多模态阻抗匹配理论,设计电感-电容复合阻抗匹配网络,并结合换能器等效电路进行参数优化和电路仿真。实验表明,相比于换能器没有阻抗匹配的测试结果,该阻抗匹配技术可大幅提高换能器在谐振频率附近多个频率处的有功功率,频带内的有功功率平均提高了30倍,从而改善换能器的激励带宽和激励效率,提高测井仪器的适应性、探测深度和分辨率。     

声纳换能器的新进展

换能器对整个声纳系统的性能有很大影响。随着科学技术的迅速发展，水声换能器在分析方法、设计理论、材料和制作技术上都有了很大的发展，从而使换能器性能有了很大提高。超磁致伸缩稀土换能器、高性能电致伸缩陶瓷换能器、压电复合材料换能器、矢量水听器、低频大面积PVDF水听器、光纤水听器等是当前换能器研究的热点。文章回顾了20世纪80年代以来，以上几种换能器的最新进展情况。     

复频超声换能器的研究

研究了一种具有多个共振频率的功率超声换能器，即复频超声换能器。换能器由一个纵向振动夹心式压电超声振子和一个弯曲振动薄圆盘复合而成。给出了换能器的理论共振频率方程，对实际制作的换能器的共振频率，等效电阻抗及有效机电耦合系数进行了实验测试，并对换能器的大功率工作性能进行了定性的测量及观察。实验结果表明，给出的换能器可以在不同的振动模式上工作，因此具有许多共振频率，且对应换能器不同的共振频率，换能器的等     

水声图象技能器及水声图象处理

本文描述一种水声图象换能器的性能、结构、排列方式。同时也讨论了水声图象处理的过程，并提供了二维ＦＦＴ数字图象变换的程序。     

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。     

一种有效减小换能器温飘的反声材料

由于受水温变化影响，换能器的谐振频率、电导等会产生飘移。这主要是由于换能器中使用的无源高分子材料受温度变化的影响，引起材料的弹性模量和密度变化，导致了材料的特性阻抗等声学性能发生变化而造成的。因此，减小无源高分子材料对温度的敏感性是解决换能器温飘问题的关键方法之一。本文通过分析水声换能器温飘主要产生的原因，对橡胶、纤维素质(软木)材料特性分析，软木复合材料电声性能测试以及两种材料制作的换能器在不同水温下谐振频率、电导性能试验对比，说明软木复合反声材料在减小换能器温飘、提高换能器性能稳定性方面有明显效果。     

用于超声物位测量的换能器研究

本文介绍了两种用于超声物位测量的系列换能器──纵向振动夹心换能器和纵振动与圆盘弯曲复合振动的压电换能器。纵向振动夹心换能器的尺寸为４０和８０，外壳采用了防腐蚀的ＰＶＣ材料。从压电方程出发，计算了换能器的各部分振动元件的尺寸，然后通过实测，结果表明与计算值相吻合，当换能器距天棚２．５ｍ时。不经过放大器可接收到第一次回波为３００ｍＶｐ－ｐ，配以发射、接收电路盲区为０．５ｍ。另一类是采用纵向振动与圆盘弯曲振动的复合换能器，它具有尖锐的指向性、高的发射效率和接收灵敏度。但是受激圆盘作弯曲振动时，在其表面…     

Ⅶ型低频弯张稀土换能器研究

为了进一步提高Ⅶ型弯张换能器的工作性能，本文对Ⅶ型低频弯张稀土换能器课题研究作了总结：研究了弯张换能器各方向尺寸与其同相振动谐振频率之间的关系；计算了Ⅶ型弯张换能器壳体给驱动元件施加一定预应力时，壳体所需的装配位移的大小，并作了相应的实验验证；对研制出的换能器弯张壳体及换能器的振动模态进行了测试，与理论计算相符：测试了Ⅶ型弯张换能器的声学性能．水中呼吸模态对应谐振频率为1．16kHz,带宽为680Hz，机械品质因数Qm为1．71，单位电流发射响应在谐振频率处达到186．1dB，电声效率为13．1％；弯张换能器随入水深度的不同，驱动元件两端所受到的总的预应力是不同的，计算了换能器入水深度与预应力的关系；利用赫姆霍茨积分方程一有限元结合方法，计算出了换能器辐射声场指向性。在本文最后，指出了今后改进该型换能器性能的方向。