Oorsig van die ontwikkeling van diepwater-laefrekwensie-oordragende akoestiese onderwater-omskakelaars

Met die ontwikkeling van oseaannavorsing is daar 'n wye verskeidenheid vraag na transduktors wat in diep water kan werk. Diepwater-omskakelaars word meestal op verskeie soorte selfstandige onderwaterplatforms gemonteer, die

platform kan beperkte volume en gewig sowel as kragtoevoerkapasiteit akkommodeer, lae frekwensie-omskakelaar word benodig om aan die eienskappe van klein grootte, lae gewig, hoë doeltreffendheid en hoë hidrostatiese drukweerstand te voldoen.

Hierdie referaat stel die navorsingsvordering van lae-frekwensie diepwater-omskakelaars by die huis en in die buiteland bekend, insluitend die algemene tipes omvormers, hul kenmerke en ontwikkelingsprobleme, vir verwysing van navorsers in

verwante velde.196dB en die gewig is 2800kg; 65Hz baie lae frekwensie klank Die maksimum bronvlak van die bron is 203dB en die gewig is 1900Kg. Die grootste nadeel daarvan is dat dit beperk word deur die strukturele eienskappe van die geboë skyf, en die werkdiepte is moeilik om 1000 meter te bereik.

 

2.2 Janus-Helmholtz-omskakelaar

Die Janus-Helmholtz transducer kan ook toegeskryf word aan die Helmholtz transducer tipe. Die tipiese vorm daarvan is dat 'n dubbelpuntige longitudinale vibrator stewige silindriese skulpe aan beide kante opwek, deur die vloeistofholte-frekwensie en die radiale vibrasiefrekwensie te gebruik om 'n dubbele resonansiepiek te vorm. Die hoofdeel is 'n longitudinale vibrasie-omskakelaar wat aan beide kante kan uitstraal (genoem Janus-omskakelaar). 'n Paar silindriese dopholtes word aan die buitekant van die bestralingskop van die Janus-omskakelaar geplaas, en die spasie wat deur die holte en die Janus-omskakelaar ingesluit word. Die Helmholtz-resonante holte word gevorm, wat werk onder die opwekking van die longitudinale vibrasie van die Janus-omskakelaar. Die struktuur daarvan kan in dieper water werk sonder die gebruik van drukkompensasietoestelle. , Deur gebruik te maak van die koppeling van die vloeistofholte-resonansiemodus en die longitudinale vibrasiemodus, het dit lae frekwensie, breëband, hoë krag eienskappe, en het terselfdertyd 'n relatief klein grootte, wat geskik is vir gebruik as 'n diepsee lae frekwensie klankbron. IXBLUE het 'n verskeidenheid volle-diepte Janus-Helmholtz-omskakelaars JH250-6000, JH650-6000, ens. groter as 196dB; die werkfrekwensieband van JH650-6000-omskakelaar is 580Hz-2020Hz, die eksterne afmeting is Φ 45*61cm, en die gewig is 90kg. Die klankbronvlak is groter as 196dB; sy tekortkominge is groot skommelinge in die band.

 

Baie huishoudelike eenhede het ook verwante navorsing oor Janus-Helmholtz-omskakelaars gedoen. Hierdie tipe transducer het 'n relatief klein grootte en gewig om 'n lae-frekwensie werkseffek te verkry, en teoreties verander die werkverrigting van die transducer nie met diepte nie, en het 'n goeie toepassingsvooruitsig. Die hoofprobleem is dat die vloeistofholte-resonansiemodus 'n hoë Q-waarde het, wat lei tot skerp geleiding en reaksiekrommes naby die resonansiepiek van die vloeistofholte, wat nie bevorderlik is vir die ontwerp van die ooreenstemmende netwerk nie en 'n sekere impak op die breëbandwerking het. Hangzhou Institute of Applied Acoustics het navorsing gedoen oor die probleme van JH-omskakelaars, en die twee resonante-modus-koppelprobleme van tradisionele Janus-Helmholtz-omskakelaars effektief verbeter, en die bandwydte en werkfrekwensieband van die omskakelaar verbeter. Die platheid van die transmissiespanningsreaksie. Die vervaardigde prototipe-omskakelaar het 'n werkfrekwensiereeks van 400~700Hz, 'n vloeistofholte-piek van 480Hz, 'n transmissiespanning-responsbandwydte (6dB) groter as 200Hz, en 'n maksimum klankbronvlak 205dB. Die relatief hoë-frekwensie prototipe werk frekwensie reeks is 700 ~ 1400Hz, die vloeistof holte piek is 760Hz, die transmissie spanning reaksie bandwydte (6dB) is groter as 500Hz, en die maksimum klank bron vlak is 200dB.

 

2.3 Janus-Hammer Bell-omskakelaar

 

In 2013, diepwater-omskakelaar, wat heelwat verskil van die tradisionele JH-omskakelaar. Dit sluit spesifiek 'n tweerigting uitstralende longitudinale vibrasie-omskakelaar en 'n stewige silindriese dop in, wat op 'n stewige silinder gemonteer is. Op die medium massa. Die meganisme lê in die koppeling van die dubbelpuntige longitudinale vibrasiemodus en die toroïdale modus (twee aluminiumringe). Die longitudinale vibrasie dryf die vloeistof in die holte om te vibreer, wat veroorsaak dat die stewige silindriese dop resoneer. Die longitudinale modus word gekoppel aan die radiale modus van die dop. Om breëbandbestraling te bereik, is die binnebandvlak basies nie-gerig nie. Gebruik hierdie transducer om die langafstand-klankvoortplantingseksperiment uit te voer. Die JHB-omskakelaar word op die kanaal-as geplaas (ongeveer 1000m), en die 20-yuan vertikale ontvangsskikking word gebruik om die 1000km sein suksesvol te ontvang.

2.4 Oorloopringtransducer

 

Die oorloopring-omskakelaar is 'n algemene tipe diepwater-omskakelaars in die middel- en lae frekwensiebande. Die binne- en buite-oppervlaktes van die keramiekring is verseël met waterdigte materiale (poliuretaan of gevulkaniseerde rubber). Die hidrostatiese druk op die struktuur is selfgebalanseerd, en teoreties word die werkdiepte nie deur die waterdiepte beperk nie. Terselfdertyd kan redelike ontwerp van die vloeistofholtegrootte van die toroïdale transducer die lae-frekwensie vloeistofholte-resonansiepiek opwek en kombineer met die radiale resonansie van die toroïd self om multi-modus breëband-werkeffekte te bereik. Werk gewoonlik in die frekwensiereeks van 1kHz~10kHz. Vir frekwensiebande onder 1kHz moet groot-grootte mosaïekringe gemaak word, wat hoë monteertegnologie vereis. Die oorloopring-omskakelaar wat in die buiteland aangemeld word, het 'n werkende frekwensieband van 250Hz-1kHz en 'n klankbron. Die vlak is 197dB, die deursnee is 1m, die hoogte is 1,6m, en die gewig is ongeveer 800kg.

lan 'diepsee akoestiese tomografie latente standaard', en het voorlopige resultate behaal, maar daar is nog ruimte vir verdere verbetering. Die werkfrekwensiereeks van die toestel is 400Hz ~ 550Hz, die maksimum transmissiespanningsreaksie is 132dB, en die maksimum klankbronvlak is 182dB. Gebaseer op die twee stelle diepsee akoestiese tomografiese duikbootteikens van hierdie transducer, lae-frekwensie (500Hz), diep water (1000m kanaal-as diepte), Langtermyn (3 maande dienstyd) akoestiese seinuitstraling en akoestiese seinontvangs op die vertikale profiel op 'n diepte van 15000m~15000m. In die gebruiksmodelpatent vir die oorloop-buigspanning-omskakelaar wat toegepas word, word stewige skuimplastiek as die drukbestande materiaal gebruik, die resonansiefrekwensie is 2.4kHz, en die transmissiespanningsrespons is 126dB. Harbin Engineering University voorgestel in die patent ''n Fase-omgekeerde diepsee buigspanning onderwater akoestiese transducer'. Deur halfgolflengte-omgekeerde buise aan beide kante van die IV-tipe buigspanning-omskakelaar te installeer, word die interne bestraling van die oorloop-tipe buigspanning-omskakelaar uitgestraal. Die klankdrukfase word met 180 grade omgekeer, wat die klankdrukfase binne die buigstraal-dop aanpas, sodat die klankdruk wat van die binnekant by die spuitpunt van die omgekeerde buis uitgestraal word, in dieselfde fase is as die klankdruk wat van die buitekant van die vibrerende dop uitgestraal word, wat die tradisionele Die probleem van lae bestralingsdoeltreffendheid van die oorloop-tipe transduktor oorkom. Deur hierdie ontwerp het die transducer drie in-fase uitstralende oppervlaktes, naamlik die elliptiese vlak suier uitstralende oppervlak aan beide kante en die dop uitstralende oppervlak van die buigspanning transducer, wat 'n ternêre in-fase matriks modus vorm, wat buigspanning transduksie moontlik maak. Die toestel vorm 'n syfer-van-agt rigting, wat maak dat dit die eienskappe van rigting-emissie het.

2.6 Gasgekompenseerde lae-frekwensie-omskakelaar

 

Die Amerikaanse Alliant Techsystems-maatskappy het die ultra-lae frekwensie hoë-krag onderwater akoestiese transducer HX-554 ontwikkel vir die 1993-1994 Acoustic Thermometri of Ocean Climate (ATOC). Die transducer bestaan ​​uit 10 piëzo-elektriese kristalstapels met lengte 1085mm, breedte 119mm en dikte 53mm (elke kristalstapel is gemaak van 92 piëzo-elektriese keramiek vierkantige plate wat saamgebind is, en 'n gedeelte van passiewe materiaal word in die middel van die kristalemmer in 'n stapelbak gevoeg). Gevormde struktuur, met 'n opblaassak binne om die hidrostatiese druk te balanseer, en die werkdiepte kan 1000 meter bereik. Die omskakelaar gebruik piëzo-elektriese stapelbuigvibrasie om horisontale nie-rigtingklankgolwe uit te straal. Die resonansiefrekwensie is 75Hz, die werkbandwydte is 57-92Hz, en die maksimum klankbronvlak is 197dB (klankkrag 420W, CW-puls); die algehele grootte van die transducer is 2,06 lank. m, 0.94m in deursnee, 2300kg in lug, 770kg in water, plus ondersteunende struktuur en opblaasstelsel, die totale gewig is 5500kg.

 

2.7 Hidrodinamiese klankbron

Die vloeistof-aangedrewe klankbron gebruik hidrouliese aandrywing om vibrasie op te wek, en het die kenmerke van ultra-lae frekwensie-emissie, wye werkfrekwensie, lang werkslag en groot stoot. Die HLF-1 hidrouliese klankbron wat deur Hydroacoustics ontwikkel is, het 'n werkfrekwensiereeks van 20Hz-2kHz, die klankbronvlak kan 196dB bereik by 260Hz resonansie, en sy maksimum grootte is 1m. Die ontwikkelde HLF-4-hidrouliese klankbron het 'n enkele klankbron met 'n klankbronvlak van 206dB by 'n resonansiefrekwensie van 57Hz en 'n bandwydte van 14Hz. 5 klankbronne word gebruik om 'n matriks te vorm, en die klankbronvlak het 221dB bereik. Dit is bekend in 1991. Hierdie transducer is gebruik in die Heard Island-oseantemperatuurmetingstoets, en die akoestiese sein het 'n voortplantingsafstand van 18 000 km.

 

3 Gevolgtrekking

Verskillende tipes diepwater-laefrekwensie-sendtransduktors het groot verskille in grootte, gewig en diep akoestiese eienskappe. Dit is onmoontlik om met een transducer aan die behoeftes van verskeie soorte sonartoerusting te voldoen. Byvoorbeeld, die oorloopring-omskakelaar het goeie werkverrigting. Diep water stabiliteit, volruimte dekking rigting, beter breëband effek, maar die ooreenstemmende grootte en gewig is relatief groot; JH transducer bereik lae-frekwensie en breëband werking in 'n relatief klein volume, maar sy rigting verander meer met frekwensie. Groot, en daar is dikwels diep 'valleie' in die frekwensieband, wat 'n sekere impak op die werklike gebruikseffek het. Volgens die werklike behoeftes van die projek, moet omvattende oorweging gegee word aan die vereistes van geskiktheid, klankbronvlak, rigtinggewing, breëbandwerking, ens., en die toepaslike tipe diepwater-laefrekwensie-transduktor moet gekies word.