专利视角下的水声换能器技术发展分析

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。水声换能器是水声通信设备中负责电声转换的重要部件。本文通过分析总结水声换能器的专利技术发展趋势和发展脉络,梳理其中的核心专利技术,在这些研究内容的基础上,结合我国加强海洋强国建设顶层设计、推动海洋强国建设,阐明水声换能器技术在未来发展中面临的机遇与挑战。     

数值模拟驱动的过钻具偶极声波测井仪设计

过钻具偶极声波测井仪能够提供详细的岩石物理数据,评估地层各向异性和裂缝,确定最小应力方向,可满足非常规水平井对压裂设计和优化的市场需求。通过数值模拟计算不同材料、不同结构、不同尺寸、不同边界条件下单极换能器和偶极换能器的声学性能,得到了单极换能器和偶极换能器关键设计参数。通过模拟换能器骨架、油腔和透声窗之间相互耦合作用对能量辐射与频谱的影响,形成了单极换能器和偶极换能器设计方案。通过模拟分析整支仪器在声学压电效应电路的多物理场耦合测井响应,进行了换能器优化设计,完成了数值模拟驱动的仪器设计。研究对于过钻具偶极声波测井仪设计、研发及应用具有指导意义,为加快过钻具测井技术研发与推广提供了技术支持。     

基于七换能器结构的Band3-Rx滤波器产品设计

该文介绍了一种用于Band3频段接收端的声表面波滤波器的研制过程。为满足滤波器的大宽带性能及阻带低端的高选择性要求,采用七阶叉指换能器混合结构的耦合模式模型进行自动优化设计和多次优化迭代,并利用有限元法/边界元法(FEM/BEM)软件进行精确的声学验证,最后通过实验验证了仿真结果的有效性。     

雨量传感器用压电换能器设计仿真研究

为突破压电式雨量传感器在小雨滴粒径方面的检测精度,该文提出了一种新型的换能器设计结构。在传统换能器结构四周增加压电双晶片的外围结构,通过ANSYS瞬态分析法分别对中心弧形结构、外围压电双晶片、压电纤维复合材料及压电纤维复合材料双晶片等结构在不同冲击位置的电压进行仿真分析,同时对压电纤维复合材料双晶片因不同水膜厚度引起的阻抗特性进行仿真分析,最后验证了仿真结构的有效性。结果表明,该研究对于新型雨量传感器提高雨滴检测的灵敏度,实现新型雨量传感器关键技术突破起到了一定支撑作用。     

地脚螺栓相控阵柱面超声导波换能器的设计及应用

设计了一种用于地脚螺栓缺陷检测及腐蚀评估的相控阵超声导波换能器,通过对换能器阵列型式、阵元个数、频率、晶片尺寸的合理设计,可以有效避免螺纹反射回波的干扰,提高信噪比和缺陷检测结果的可靠性,并通过检测案例进行了验证.     

异型声表面波器件PSPICE仿真

提出了采用PSPICE仿真声表面波器件的方法,它将叉指换能器一个周期段Mason等效电路复阻抗采用LC串并联网络等效,并以子电路形式由叉指换能器等效电路调用,两换能器间声传播路径采用等延迟时间的无损耗传输线等效,同时考虑外电路影响,仿真得到的异型声表面波器件的幅度特性与实测结果基本相符。     

基于MSC的低量程SAW压力传感器研究

随着声表面波(SAW)传感器在低量程压力检测领域的应用,其测量精确度的要求随之提高.针对SAW传感器频率响应曲线旁瓣扰动过大和体声波(BAW)干扰的问题,研究设计了一种基于多条耦合器(MSC)的低量程SAW压力传感器.围绕SAW传感器设计原理,将输入输出叉指换能器(IDT)均采用余弦平方函数加权设计能有效减少频率响应的...     

网络化智能液位仪设计

介绍具有两个超声波换能器为检测探头的网络化智能液位仪的实现,具有温度补偿和自诊断功能.仪表以Microchip公司的PIC18F258单片机为核心,驱动超声波探头发出脉冲信号,回波信号被超声探头接收,转换成脉冲电压,利用单片机内嵌的捕捉功能测出时间,从而测得距离;通过两个探头获得数据的比较,实现系统的自诊断和校正功能;用软件保证传感器在网络上通信时有最大传输速率.仪表已经进入实用化阶段,核心部分已申报发明专利(200610097403.8)和实用新型专利(200620124925.8).     

声波透射法在大直径灌注桩桩身完整性检测中的应用

大直径钻孔灌注桩施工过程中可能出现桩身缺陷,影响桩身的完整性、承载力。因此,对大直径钻孔灌注桩进行桩身完整性检测,是保证工程质量的有效措施。超声波透射法检测大直径钻孔灌注桩应严格遵循现场检测流程。结合工程实例,对基桩完整性良好及存在缺陷时的实测波形进行对比,进而做出桩身完整性评判。实践表明,声波透射法可准确判断大直径钻孔灌注桩是否存在缺陷,是一种有效的桩身完整性检测手段。     

换能器结构参数对聚合物超声塑化黏弹生热的影响

为研究超声换能器结构参数对聚合物超声塑化过程黏弹性生热的影响,首先确定超声黏弹性生热系统的组成,进行纵振超声换能器结构设计;然后分析超声黏弹性生热过程及超声黏弹性生热原理;最后采用单一变量法分析超声换能器的主要结构参数对其纵振频率及工具头前端质点最大振幅的影响,将其实际输出的纵振激励加载于熔融聚合物,研究其结构参数对聚合物超声黏弹性生热过程及达到聚合物玻璃化转变温度所用时间的影响。结果表明,随纵振激励作用时间的增加,聚合物温度非线性升高;放大比对聚合物温度变化影响最大,前盖板厚度和工具头长度次之,影响最小的是变幅杆长度。