用于水下探测的宽带超声换能器设计

为研制一种可用于水下探测的宽带纵振换能器,采用双激励设计方法拓宽换能器带宽,预设换能器目标谐振频率为23,42 kHz,基于双激励纵振换能器共振频率方程,对双激励纵振换能器进行了理论设计,在此基础上通过有限元建模优化设计,并对其在空气中和水中的导纳曲线和发射电压响应进行了仿真。仿真结果表明,该换能器在空气中的谐振频率为22.56,42.56 kHz,对应导纳为53.44,22.7 mS;在水中的工作频带为19.6～43.6 kHz,最大发射响应为147.1 dB,带内起伏为6.7 dB。制作的换能器在空气中的谐振频率为22.14,41.2 kHz,对应的导纳为47.4,17.7 mS;在水中的工作频带为19.0～43.5 kHz,带内起伏为8 dB,与理论设计基本一致,符合设计要求。