面向水下滑翔机平台的耐压复合同振式矢量水听器

发布时间：2021-12-23 13:22

　　针对水下声学滑翔机样机研制对小尺寸、耐压复合同振式矢量水听器的迫切需求,设计面向水下滑翔机平台的耐压复合同振式矢量水听器。根据矢量水听器工作原理,对其声压通道和矢量通道进行声学设计;仿真分析压电陶瓷元件和薄壁铝合金壳体耐压特性,完成矢量水听器整体结构设计与制作;进行矢量水听器耐压能力及电声参数测试,将该水听器集成应用于水下声学滑翔机。在南海某海域开展海上试验,采集100～3 000 Hz范围内水下声场信息,给出不同频点噪声级随时间的变化曲线,且得到了水面航船经过时不同频点的噪声级变化。结果表明,矢量水听器在1 200 m深处可靠工作,设计的矢量水听器满足水下声学滑翔机样机研制应用需求。 

【文章来源】：兵工学报. 2020,41(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

金属耐压壳体应力云图

从图2仿真计算结果可知，根据所选用压电陶瓷实测参数，矢量水听器声压通道灵敏度级为-192.9 d B(0 d B参考值1 V/μPa)。根据不同外径和厚度参数下灵敏度数值变化曲线还可以得出如下规律:声压灵敏度级随着压电陶瓷圆管外半径的增大而增大、随着管壁厚度的增大而减小，可为声压通道的设计提供理论参考。声压通道要求工作频带内其灵敏度值起伏要小，其工作上限频率应远低于其本征频率，这就要求压电陶瓷圆管本身的谐振频率要远离水听器的工作频段。压电陶瓷圆管同时存在径向本征频率和轴向本征频率，这两个谐振频率仅与其材料和物理尺寸有关，与其极化方式无关，且其轴向本征频率远高于径向本征频率。因此，只需要声压通道工作上限频率远低于径向本征频率即可满足要求，压电陶瓷圆管径向本征频率可由(4)式计算得到:

在压电圆环外表面设置15 MPa的压力载荷，对其进行结构静力分析，仿真结果如图3所示。压电陶瓷短圆管的应力分布沿内半径到外半径逐渐减小，其内壁的应力最大，为131.12 MPa，没有超过材料的屈服强度，故其受15 MPa外压时，不会发生强度失效。3 整体结构设计与制作

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计[J]. 笪良龙,孙芹东,王文龙,王超.  中国惯性技术学报. 2016(04)

硕士论文
[1]拖曳阵矢量阵元的研究[D]. 孙芹东.哈尔滨工程大学 2013
[2]耐压矢量水听器研究[D]. 邹亮.哈尔滨工程大学 2011
[3]深水矢量水听器的研制[D]. 杨松涛.哈尔滨工程大学 2010
[4]矢量水听器校准装置研究[D]. 范继祥.哈尔滨工程大学 2007



本文编号：3548557