高频宽带换能器多匹配层研究

在水声应用中,高频换能器往往需要较宽的工作带宽,以获得更多的目标信息。文章首先建立了等效电路模型,利用粒子群算法对匹配层材料和厚度进行初步选定,使得换能器具有最宽的工作频带;其次,通过有限元方法对匹配层换能器的导纳和发射电压响应进行分析计算;最后,在理论分析的基础上成功制得三匹配层高频宽带换能器,其工作频段约为150～430 kHz,相对带宽为93%,带内发送电压响应起伏为-6 dB。实验结果表明,三匹配层设计方案可以有效拓宽高频换能器的工作频段。     

双匹配层宽带超声换能器

超声换能器由支撑体、高介电常数和高声阻抗材料的压电层、第一阻抗匹配层和第二阻抗匹配层组成。第一匹配层为硅。     

高频水声换能器匹配层技术研究

在复杂的海洋环境中,为提高对目标的探测效果以获得更多的信息,高频声呐常需要更宽的工作频带.首先,通过声透射原理对不同匹配层材料进行选取与设计;其次,通过有限元仿真对不同匹配层换能器的透射系数、电导谱和发送电压响应展开了分析计算;最后,在理论分析、解析计算和有限元仿真计算的基础上成功研制了单层、双层和三层匹配层高频宽带水...     

匹配层厚度振动换能器研究

随着水声信号处理技术的发展,对宽带信号的需求日益增长。换能器的带宽是宽带信号处理的基础,而匹配层技术是拓宽厚度振动换能器频带最有效的方法。研究了多匹配层厚度振动换能器的设计方法,建立了复数形式的多匹配层厚度振动换能器等效网络模型,仿真研究了匹配层参数对换能器响应带宽的影响,指出了单、双匹配层在拓宽换能器带宽方面的限制,还指出匹配层的最佳厚度并非一定就是四分之一波长。在此基础上,制作了单、双匹配层换能器样品,对仿真结果进行了试验验证。测试结果和仿真结果符合得很好。     

高频宽带换能器研究

主要研究高频换能器的匹配层技术,通过匹配层技术拓宽换能器的频带,首先利用等效电路法分析高频匹配层换能器,其次通过Matlab仿真分析匹配层材料的密度、声速、厚度变化对换能器电声参数性能的影响,进而对其电声性能进行优化设计,最终制作出一高频宽带换能器。通过实验测得结果与仿真结果基本一致,实验测得换能器的最大发送电压响应为178dB,工作频带为260～370kHz,带内发送电压响应起伏为-3dB,300kHz时换能器指向性-3dB开角为6．5°。     

采用匹配层的超宽带换能器实验研究

本文在理论计算和分析的基础上对换能器的匹配层材料及工艺进行了大量的实验探索,单个振子的Q_M值作到1.5以下,与理论计算值接近。通过布阵研究,已制作成性能优越的宽带阵。     

匹配层换能器的理论探讨

本文对用双匹配层拉宽换能器频带作了理论计算分析,加水密层后重新调节第一匹配层的特性参数及厚度,仍可获得良好的宽带响应。     

压电水声换能器宽带匹配特性研究

采用等效电路变换和多物理场有限元仿真计算进行压电水声换能器宽带匹配特性研究,得出不同匹配电路下的换能器电声性能的变化规律,合理选择电感电容值和串并联方式进行调谐匹配实现双峰谐振,一方面提高换能器的工作带宽,另一方面提高工作频率范围内的发送电压响应值并减小工作频带内响应值的起伏,依照仿真数据设计制作了一款球形换能器,采用串联电感进行调谐匹配,并测试调谐匹配前后的水中电声性能,对比匹配前后换能器性能的差异。结果表明,测试结果和仿真计算吻合,运用多物理场仿真计算手段对于预测分析水声换能器电声性能具有较好的指导意义。     

双激励加匹配层宽带水声换能器研究

采用双激励加匹配层来拓宽换能器的工作频带。利用有限元方法分析了双激励加匹配层换能器在空气中的振动模态,研究了这些模态在水中随几何尺寸以及匹配层材料参数变化的规律。并设计和制作了一种新型三谐振宽带换能器。与双激励或单匹配层换能器相比,增加了近一个倍频程的有效工作带宽,且频带内的响应起伏较平坦。其工作带宽为15kHz～42．5kHz．频带内发送电压响应的起伏为±3dB。     

水声宽带换能器匹配技术研究

低频宽带大功率换能器是现代水声发展的一项关键技术。换能器与功放匹配是宽带大功率水声发射的关键技术之一,本文对一种宽带大功率匹配匹配网络进行了设计分析,通过该匹配网络可改善宽带匹配效果,同时拓宽工作频带。文中还给出了一台功放驱动两只宽带换能器的匹配网络。     

双激励宽带换能器的有限元设计

有限元法在工业产品的开发、设计过程中都极大地提高了效率和质量。换能器的设计优化也不例外，本文利用有限元ANSYS软件对双激励宽带换能器在水中的导纳、电压发送响应等进行数值仿真计算。并结合实物给出测量值。结果表明有限元在声场计算方面可以获得较理想的解。     

宽带换能器基阵的计算机辅助设计

宽带换能器基阵的计算机辅助设计杨瑞科，陈启敏，魏忠仁（陕西师范大学物理系、声学所西安·７１００６２）１前言换能器（或基阵）是超声及水声设备中必不可少的关键部件，且是声学检测设备区别于其它设备的主要标志。由于换能器向着大功率、高指向性、宽带等方向发展，...     

换能器的匹配

关于换能器的匹配层阻抗值的选择，已有三种计算公式。由于三种公式所计算的阻抗值有较大差异，为了比较，以选择合理的匹配层阻抗值，本文用Ｍａｓｏｎ等效电路直接计算换能器的频带及波形，比较了用三种公式所得阻抗值匹配的换能器的状态。并计算了匹配层厚度对换能器波形的影响。计算结果与实验结果吻合很好。可为匹配层材料及厚度的选择提供理论依据。     

超声换能器环氧树脂-氧化铝匹配层研究

匹配层对超声换能器的性能起着至关重要的作用,寻找合适的匹配层材料是换能器设计中的关键步骤。提出了一种基于环氧树脂-氧化铝复合材料的匹配层材料。首先,测试了不同配比的环氧树脂-氧化铝复合材料的声学性能,对比了其声学特性,并确定了材料的最佳配比。其次,研制了相应的换能器,分析该匹配层对换能器性能的影响,通过脉冲-回波方法测试了其性能参数。最后,基于四分之一波长匹配层原理对匹配层的厚度进行了优化。结果显示,环氧树脂中加入质量分数为 60%的氧化铝粉末的匹配层对换能器的改善效果最佳,该方案减小了换能器接收回波的拖尾,接收回波的幅值提高至 1 136 mV(+104%),-6 dB带宽达到 49.679%(+107%)。结果表明,氧化铝-环氧树脂混合材料可以提升换能器的声学性能,是较为理想的匹配层材料,在高频超声换能器的设计与应用中具有很好的应用前景。     

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。     

一种小尺寸无指向性宽带换能器的设计

本文介绍了一种小尺寸、宽频带、无指向性并具有一定声源级的发射换能器的设计及制作方法。通过多种方案的比较,采用了合理的结构形式和装配工艺,达到了预期的技术指标。     

采用多模振动拓宽换能器频带的几种方法

本文对有效拓芝换能器频带的几种方法作了简要评述,介绍了研究现状,提出了需要进一步研究的问题。     

新型叠片式压电换能器的有限元分析

提出一种新型叠片式压电换能器结构,利用有限元仿真软件ANSYS10．0分别在空气中和水中对这种换能器进行了建模仿真,得到了压电换能器的工作频率、振动曲线和导纳图,计算出了换能器在水中的发射响应和指向性,结果表明这种叠片式结构可有效提高压电换能器的灵敏度。     

朗之万换能器振动模式的有限元三维分析

本文主要运用3D有限元分析方法来分析应用于水下声纳的朗之万换能器的振动模式,频率从40KHz-160KHz.限于篇幅,本文只从理论计算上分析了以下三种情况即换能器总长度大于其直径;换能器总长度与其直径相当;换能器的总长度小于其直径.计算结果显示出换能器纵向振动与径向振动两种模式的情况以及其耦合情况,并且表明在实际应用中可以采用激励压电片的直径大于或等于换能器的纵向长度的这种情况.