圆环状复合材料高频宽带水声换能器
本文关键词:圆环状复合材料高频宽带水声换能器 出处:《声学学报》2017年01期 论文类型:期刊论文
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【摘要】:研制了一种圆环状高频宽带水声换能器。利用压电复合材料Q值低从而频带宽的特点,采用双环轴向堆叠产生双模态耦合的结构方式拓宽换能器的带宽。通过理论分析与仿真计算,确定敏感元件几何尺寸。用切割-浇注-被覆电极等工艺制备出压电复合材料圆环;再将制备出的外径相同,壁厚不等的压电复合材料圆环轴向叠堆制成叠堆敏感元件,最后灌注防水透声层制成换能器。对制得的换能器进行水下性能测试,测得该换能器谐振频率为410 kHz,最大发射电压响应为150 dB,-3 dB带宽达60 kHz,水平指向性开角(-5 dB)为360°,-3 dB垂直指向性开角约20°。结果表明将复合材料圆环轴向堆叠可显著拓展换能器的带宽,且实现声波的水平全向发射。
[Abstract]:A circular high frequency wideband underwater acoustic transducer is developed. The characteristics of low Q value of piezoelectric composites and hence frequency bandwidth are utilized. The double loop axial stacking structure is used to widen the bandwidth of the transducer. The theoretical analysis and simulation are carried out. The geometrical dimensions of the sensing elements were determined. Piezoelectric composite rings were fabricated by cutting, pouring and coated electrodes. The piezoelectric composite materials with the same outer diameter and different wall thickness are stacked in the annular axial stack to make the stack sensitive elements. Finally, the waterproof and acoustic layer is put into the transducer. The underwater performance of the made transducer is tested. The resonant frequency of the transducer is 410 kHz, the maximum emission voltage response is 150 dB / 3 dB bandwidth is 60 kHz, and the horizontal directivity opening angle is 360 掳. The vertical directivity of 3 dB is about 20 掳. The results show that the band width of transducer can be significantly expanded by axial stacking of composite ring, and the horizontal omnidirectional emission of acoustic wave can be realized.
【作者单位】: 北京信息科技大学;
【基金】:国家自然科学基金项目(614710470) 北京市自然科学基金重点项目(B类)(KZ201411232037资助)
【分类号】:TB565.1
【正文快照】: 3,^- 随着水声技术不断发展,换能器宽带技术的研 究突显出越来越重要的地位,即需要换能器覆盖更宽的工作频段,现行拓宽换能器频带的方法主要有3种P_2]:(1)通过复合柔性材料增大损耗,降低换能元件的机械品质因数(Qm)值,即复合材料[3-7]; (2)多振动模态耦合丨8-11];⑶添加匹
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,本文编号:1376212
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