水下低频定向发射强声换能器研究

发布时间：2021-08-21 22:10

　　水下低频大功率发射换能器定向发射的强声脉冲声波将直接对水下蛙人通信系统、UUV的导航系统产生压制性干扰,在近海范围内形成有效的水下强声拒止和要地防御,因此各国均对水下低频定向发射强声换能器产生了极大兴趣并积极开展了相关技术研究。鉴于此,将波束定向发射机理和目前成熟应用的镶拼式陶瓷圆环结构形式相结合,提出一种发射波束可控的水下低频强声换能器,研究了水下定向发射声波的控制原理,并应用COMSOL多物理场有限元软件进行建模仿真和优化计算,实现了水下发射换能器的低频大功率、定向发射等工作性能。 

【文章来源】：电声技术. 2020,44(05)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

镶拼陶瓷圆环各种激励方式

根据以上分析，设计了一种多模态镶拼式圆环形发射换能器，以获得定向发射的特性，其结构示意图如图2所示。镶拼陶瓷圆环由矩形压电陶瓷条和梯形金属电极条交替镶拼而成，并将镶拼陶瓷圆环平均分成A、B两组陶瓷单元，两组单元之间用绝缘陶瓷隔开。应用COMSOL软件的多物理场模块对强声换能器的水下模型进行建模，并优化计算，强声换能器水下模型如图3所示。强声换能器全向指向性发射的发送电压响应和指向性图如图4所示，强声换能器偶极子指向性发射的发送电压响应和指向性图如图5所示。通过计算获得心形指向性驱动系数，仿真计算得到指向性强声换能器的最优发射电压响应和心形指向性波束图，如图6所示。

应用COMSOL软件的多物理场模块对强声换能器的水下模型进行建模，并优化计算，强声换能器水下模型如图3所示。强声换能器全向指向性发射的发送电压响应和指向性图如图4所示，强声换能器偶极子指向性发射的发送电压响应和指向性图如图5所示。通过计算获得心形指向性驱动系数，仿真计算得到指向性强声换能器的最优发射电压响应和心形指向性波束图，如图6所示。根据COMSOL仿真计算结果，选用合适性能和尺寸的压电陶瓷条，并加工镶拼陶瓷圆环的梯形金属电极条、工装以及胎具等。拼接陶瓷圆环，在陶瓷圆环外侧绕制玻璃纤维，并用环氧树脂进行固化。镶拼后陶瓷圆环的外径为Φ415 mm，实物如图7所示。


本文编号：3356425