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。     

圆环式径向换能器声压分布及其指向性

根据圆环式径向换能器的对称性,定性分析了其声压分布性质,提出将辐射面镶在无限幕上并向辐射面的外法线所在的半空间辐射声场的分析模型;根据惠更斯原理,推导了圆环式径向换能器辐射声场远场区的声压分布以及指向性函数;通过MATLAB绘制指向性函数曲线,研究换能器的有效工作段长度、外径以及辐射频率对其指向性的影响。结果表明,当换能器的尺寸一定时,辐射频率增大,指向性增强;当换能器的辐射频率和外径一定时,换能器的有效工作段长度增大,指向性增强;当换能器的辐射频率和有效工作段长度一定时,外径对声场指向性的影响不大。结合有限元分析软件COMSOL Multiphysics,仿真声波在混凝土中的传播,进一步验证了以上结论。     

换能器指向性的数字化测量

本文介绍了一种换能器指向性数字化测试系统,该测试系统在计算机控制下,可进行快速、正确的换能器指向性测量和数据处理.     

换能器组阵对声场指向性的影响

根据点声源的声场指向性函数,推导出了考虑换能器振动面积时单个超声波换能器的指向性函数和由其组成的矩形阵列的指向性函数,研究了单个超声波换能器和其组成阵列的指向性。计算分析了阵元面积、阵元间距及阵元数目对超声波换能器阵列指向性的影响,为高指向性噪声的控制和声武器对抗提供帮助。     

一款水声通信换能器研究

随着声呐技术的迅速发展,水声通信在海洋科学研究及海洋开发中发挥着非常重要的作用,水声通信换能器是水声通信设备中负责电声转换的重要部件。研究了一款带底座的溢流圆管换能器,通过有限元仿真计算了换能器发送电压响应和方向性等参数,优化了换能器中的陶瓷元件和底座的结构尺寸,制作并测量得到一款半空间指向性的水声通信换能器,换能器的工作频段为11~23 k Hz,带内起伏为3 d B,最大发送电压响应为133 d B,-3 d B垂直开角大于180°。     

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。     

一种纵振换能器实现束控的方法研究

以纵振模式中高频压电换能器有效工作面形状、面积为变量,研究其收发指向性随工作面积权加权的变化规律。参考浅海多波束声呐接收阵元设计要求,用SYSNOISE软件仿真计算了几种不同工作面形状换能器的接收指向性图,选用一种接收阵元的仿真参数制作了换能器实物,样品测试与仿真结果较一致。     

声波测井偶极子发射换能器性能的实验研究

多极子声波测井是新一代声波测井技术,偶极子发射换能器制作技术是其关键技术。本文报道了对自行研发的偶极子声波测井换能器的一致性、耐温、指向性等进行的测试分析结果。本文对三个压电弯曲振子的实验测量结果表明,将偶极子声波测井换能器置于硅油中测量的谐振频率要比在空气中测量的谐振频率降低约20％：在室温到150℃范围内,换能器的谐振频率随着温度的升高略有降低;在偶极子声波测井发射换能器的指向性测量曲线中,换能器辐射声波能量最强方向的声压值与其最弱方向的声压值的比值超过12dB;初步现场测量结果说明．本文研制的偶极子声波测井发射换能器能够测得满意的偶极子声波测井波形。     

反声障板对球形换能器指向性的影响

采用反声泡沫障板,用虚源法计算有障板换能器的声场,研究其指向性随球心到障板距离的关系,找到一个合适的距离,使工作频率3dB指向性角达到120o以上。根据理论计算制做带障板换能器并进行了实验测试,部分性能吻合较好。     

声障板对圆柱换能器轴向波束抑制技术研究

文章研究了声障板对圆柱换能器轴向波束抑制特性。利用有限元仿真方法建立了带轴向反声障板的圆柱形换能器的水中模型,通过改变障板距离圆柱形换能器的相对距离、直径等参数,探索了障板对圆柱形换能器轴向波束的抑制效果,并实际制作了带轴向障板的圆柱形换能器。结果表明:有限元仿真计算结果与试验测试结果吻合较好,利用障板技术可以有效地抑制圆柱换能器轴向声压。     

基于矢量运算的换能器指向性图修正方法

换能器的指向性测试是其声学性能测试的基本项之一。文章对换能器的指向性测试时,声中心与机械装置的旋转中心存在偏差的情况进行分析,并采用极坐标下矢量运算的方法进行理论分析和仿真,得出该偏差会直接对测试结果引入幅度与角度偏差,使全指向性换能器指向性图形成类似心形的指向性图,并得到了一种换能器指向性图修正方法。实测结果表明:当声中心与机械装置的旋转中心存在偏差时,换能器指向性响应测试及指向性开角的判读会存在偏差,同时文中提出的指向性图修正方法对此工况下的测试结果有较好的修正效果,有助于提高水声换能器指向性测量的精度,且具有良好的工程适用性。     

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。     

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。     

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。     

换能器幅相不一致性对圆柱基阵性能的影响

本文针对圆柱基阵换能器的多种实际排列计算了换能器幅相不一致性对基阵性能的影响。所得结论对工程设计有参考价值。     

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。     

基元振幅不一致性对圆柱阵指向性特性的影响

专门讨论了基元振幅不一致性对圆柱阵指向性特性的影响。圆柱阵母线上基元的不一致性对圆柱阵水平指向性毫无影响;圆柱阵垂直指向性主要取决于母线的指向性,因而能用线阵的布阵设计来预估圆柱阵垂直指向性特性。     

电感串联调谐对压电换能器电声性能的影响

为了解串联调谐对换能器性能参数的影响,对串联调谐进行了理论计算和试验验证。结果表明,串联调谐可以获得相对较低的并联有功阻,调谐电感值大小可以改变换能器的并联有功阻、谐振频率和工作带宽。     

换能器对超声衰减测量的影响

一、引言 声衰减系数是媒质的主要声学特征量,它能提供物质内部结构及媒质某些非声学性质的信息,例如:悬浮液的浓度和粒度、粗品材料和复合材料内粒子大小及分布等。影响衰减测量的因素,可概括为:1)换能器发射的衍射效应;2)换能器及耦合层对试样端面反射的影响;3)侧壁反射的影响;4)端面状况(平行度、平整度)的影响;5)温度不均匀的影响。这些因素使得衰减测量的精度下降,因此研究这些因素从而提出校正措施是一个急需解决的问题。 在影响衰减测量的五个因素中,换能器发射的衍射效应‘1’、端面状况(平行度;平整度)的影Ill叭2,3j以及温度不均…     

随钻声波测井多极子发射换能器指向性分析

0引言随钻声波测井近来发展很快,已成为深海钻探的必备技术之一[1]。发射换能器是随钻声波测井仪器的核心部件之一,也是制约随钻声波测井仪器研发的重要瓶颈之一。发射换能器的性能对于获得高信噪比的地层信号具有重要作用,直接决定着能否准确获得地层信息。