高灵敏度纳米PZT水声换能器机电参数研究

为获得性能优良的水声换能器材料,满足水声换能器的工作需要,深入系统地研究了化学沉淀法制备锆钛酸铅（PZT）超微细粉,合成了一次颗粒小于10nm、平均粒径40—50nm的PZT超微细粉。检测结果表明,化学共沉淀法是制备高性能PZT超微细粉体的方法,粉体颗粒细小、活性好、尺寸分布范围窄,适合制备高性能的PZT压电陶瓷。     

带声匹配板的Tonpilz压电水声换能器

1.引 言 宽带大功率水声换能器由于具有优良的脉冲响应特性,且能够接收和发射各种信号,它已不仅是高分辨力声纳的关键部件,而且已成为水下通信系统必不可少的关键部件。 本文所述的换能器是附加有声匹配板的Tonpilz换能器(Tonpilz换能器即串并联电路机械模拟换能器—译注),它是根据多模式滤波器合成理论设计的。我们用这种方法     

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。     

3-3连结接收型PZT压电复合材料换能器研究

本文介绍了3-3连接接收型 PZT 压电复合材料换能器的理论计算、设计原理和物理性能。换能器的特性阻抗为3.2×10~5Pa/s,在50～220kHz 频率范围内,接收灵敏度为-205dB 左右:与计算值吻合较好,在阶跃电脉冲作用下,换能器的瞬态输出波形为一个正弦周期。本文也列举了这种换能器的某些实际应用。     

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。     

1-3型压电复合材料和普通PZT换能器性能对比分析

通过切割-填充法制备了1-3型压电复合材料，并选取相同尺寸的1-3型压电复合材料和普通PZT圆片制成活塞型换能器，经测量得到了两种换能器在空气中和水中的导纳曲线，水中发送电压响应、接收灵敏度和指向性曲线。通过对比分析，得出1-3型压电复合材料换能器比普通PZT压电换能器的收发性能有明显改善。     

铁磁流体水声换能器研制概要

本文介绍了铁磁流体换能器的工作物质（FERROFLUID）的物理性能分析，换能器理论分析和实验研究，同时给出了理论计算和实验值的比较。     

水声换能器大功率特性校准装置的研究

本文介绍了一种在大功率下校准水声换能器特性的装置。中文对装置的原理、构成、测量结果比对和装置的不确定度分析进行了详细的说明，并介绍了通过硬件和软件成功实现信号的Prony相干采样，以及富有特色的宽大功率发射系统。     

探索弯曲圆盘换能器在水声对抗设备中的应用

１使用条件和研制目标用于对抗声纳的水声对抗设备，总希望其声学系统工作“带宽”越宽，下限工作频率越低越好，以便尽可能复盖各种声纳的工作频率。然而由于潜艇空间的限制，水声对抗设备的尺寸十分有限，要求换能器系统的径向尺寸不能大于１８０ｍｍ，重量约７．５ｋｇ。对抗设备的电源也很有限，对那些需加大偏置电流才能工作的换能材料也无法承受。此外，其最大工作水深为３００ｍ。我们已对一种自由浸没式切向极化圆环做了一些研究，最近我们又对弯曲圆盘换能器做了一些探索。大家知道，在同样尺寸和重量条件下，弯曲圆盘换能器能够获…     

PMNT及其在水声换能器中的应用

本文阐述了弛豫铁电单晶PMN-PT、PZN-PT材料的性能特征及其在国内外水声领域应用的现状和发展趋势。并利用上海硅酸盐研究所提供的PMN-PT元件设计制作了单晶纵振换能器、厚度模换能器及加速度计。通过对PMNT换能器性能测试数据的分析，得到了一些较有意义的结论。     

利用VI改造水声换能器测试系统

针对传统水声换能器测试中存在的问题．提出了一种利用虚拟仪器技术,通过计算机的控制实现换能器自动测试的方案。该方案在提高了换能器测试准确度的同时．也大大地提高了测试效率,将测试人员从繁杂的估算、记录中解脱出来。     

Tonpilz型水声换能器的优化设计

本文研究纵振式水声换能器的参数优化问题.通过对纵振式Tonpilz型压电换能器的几何参数的合理调整,使换能器获得较小的机械品质因素Qm,从而展宽其频带宽度.研究表明,在没有采用其它频带展宽方法的前提下,通过优化几何参数,可以降低Qm值.     

基于曲线拟合的水声换能器转移阻抗测量

针对传统谱分析法在测量水声换能器转移阻抗时存在频谱泄漏、栅栏效应、频率分辨力有限及限制条件过多等问题,提出基于Levenberg-Marquardt算法的曲线拟合法以改进传统方法。与传统方法比对实验表明:曲线拟合法的测量精度高,限制条件少,在欠采样的情况下仍然可以得到稳定、准确的估值。     

基于近场测量法的水声换能器声场重建方法研究

为了提高对水声换能器声场分析的效率,开展了基于近场测量法的水声换能器的声场重建方法研究,首先将水声换能器的全息测量面近似为等效声源面,通过积分得到声场重建模型,然后利用自主研发的水下声场测量系统获得发射换能器全息测量面的复声压,实现对其声场的重建,最后比较不同全息测量面的重建结果和实测数据,并分析全息测量面的位置对重建结果的误差影响,得到了重建方法的有效测量区间。该声场重建方法可快速得到水声换能器的声场分布,并且准确可靠。     

圆筒侧臂梁增压型水声换能器研究

提出了一种圆筒侧臂梁增压型水声换能器的结构形式,阐述并分析换能器的工作原理.利用有限元软件ANSYS对换能器进行了建模,分析了换能器的振动模态、工作频率和接收特性等方面.基于有限元计算的结果,制作了换能器样品并对其进行了测量,测量结果与有限元计算结果相吻合.     

高频长缆水声换能器的匹配技术研究

高频换能器接长电缆后谐振频率会发生偏移,导致与工作频率相差甚远,工作点的导纳值与不接长电缆时偏差较大。这使得换能器与发射机和接收机之间的阻抗严重失配。文章对高频长缆水声换能器匹配技术进行研究,通过建立换能器等效电路模型,利用传输线理论,进行四端口匹配网络的设计和仿真,并制作一块匹配电路板。实验结果表明,系统匹配性测试与仿真计算相吻合,提高了系统机电转换效率,证明了该匹配方法的可行性和工程实用性。     

一种上半空间指向性的水声发射换能器结构设计

本文讨论了一种具有上半空间指向性的水声发射换能器的结构,采用半液腔压电圆管换能器实现了上半空间指向性,在换能器结构中采用吸声锥形障板加反声障柱的方法,实现换能器的垂直向上的窄波束指向性。同时也提高了测量装备在边收边发方式下的声隔离度,有效抑制了收发换能器间的声串漏。通过对实物测试,系统声学收发隔离效果达到35d B以上,该换能器结构设计的有效性得到了验证,并将在装备研制中得到应用。     

宽带纵振Tonpilz型水声换能器的优化设计

文章研究了拥有喇叭型前辐射头的纵振Tonpilz型压电水声换能器的参数优化问题。希望可以通过合理的调整Tonpilz型换能器各部分的几何参数,得到满意的频带宽度。研究结果表明,在没有采用其它频带展宽方法的前提下,通过优化几何参数,可以降低换能器的机械品质因素Qm,从而增大带宽。     

压电水声换能器的声学特性分析

压电水声换能器是一种既能作为驱动器又能作为传感器工作的水下探测装置。准确预测其在嘈杂水下环境中的声学特性对设计出坚固耐用的换能器是十分重要的。有限元方法对分析换能器在不同环境中的各种性能十分有效和实用。建立了一种Tonpilz型换能器的二维轴对称有限元模型,设计了基于有限元方法的程序,对其进行了动力学分析,包括模态分析和谐响应分析等,获得了一些声学特性。该程序分析的结果与ANSYS软件分析的结果显示出较好的吻合性。