Drukbestande hidrofoon gebaseer op piëzo-elektriese keramiek sferiese dop

Gebaseer op die drukweerstand van piëzo-elektriese keramiek sferiese dop self, 'n druk-bestande. hidrofoon is ontwerp en vervaardig deur die gebruik van radiaal pool lug rug piëzo-elektriese keramiek sferiese dop. transducer as akoesties sensitiewe element. Eerstens is die akoestiese kenmerke soos lae frekwensie oopkring.ontvangsensitiwiteit en vibrasiefrekwensie ontleed, en gesimuleer deur eindige element metode. Toe is die drukbestande werkverrigting soos sterkte en stabiliteit ontleed, ook gesimuleer met FE-sagteware. Laastens is die akoestiese werkverrigting en drukweerstand daarvan getoets. Toetsresultate toon dat die deursnee van die drukbestande hidrofoon 36 mm is, en sy werkfrekwensiereeks is van 50 Hz tot 10 kHz. Die lae frekwensie druksensitiwiteit is 198:4 dB (0 dB ref 1 V/Pa), die geraasspektrumvlak is 46,5 dB by 1 kHz, en sy werkdiepte is 3000 m. Hierdie drukbestande hidrofoon verskaf 'n verwysing vir die ontwerp van diepwaterhidrofone en het 'n belangrike toepassingswaarde op die gebied van diepwater akoestiek.

 

inleiding

 

Sedert die betreding van die 21ste eeu, het diepsee-navorsing en -ontwikkeling al hoe meer aandag gekry en het dit 'n warm area vir mededinging tussen lande geword. Drukbestande hidrofone is onontbeerlike toerusting vir diepsee-ontwikkeling. Daarbenewens, met die vinnige ontwikkeling van militêre tegnologie in verskeie lande, verskeie onderwater toerusting soos duikbote, torpedo's, onderwater onbemande lugvoertuie (UUV), onderwater sweeftuie (UUG), onderwater robotte (ROV), onderwater teikens, ens Met toenemende diepte, moet hierdie diepwater toerusting gewoonlik toegerus word met drukbestande hidrofone wat kan voldoen aan hul werkende dieptes. Om die uitwerking van hoë hidrostatiese druk te weerstaan, neem drukbestande hidrofone gewoonlik spesiale drukbestande strukture of interne en eksterne drukbalansontwerpe aan, soos drukverligting of drukkompensasiestrukture, oliegevulde, oorloopstrukture, ens. Oliegevulde en oorloopstrukture kan teoreties die statiese druk van die hele see-diepte-struktuur weerstaan en drukbestande struktuur wat die meeste gebruik word. hidrofone. Die drukbestande hidrofone van hierdie twee strukture gebruik gewoonlik piëso-elektriese keramiekbuis as die ontvangstransduktor. Hierdie piëzo-elektriese keramiekbuis hidrofoon het die voordele van eenvoudige struktuur en tegnologie, maar het ook die voordele van lae lae-frekwensie oopkringspanningsensitiwiteit. Nadele. Die radiaal gepolariseerde piëzo-elektriese buis is gesny om die ontvangsensitiwiteit te verbeter, maar dit vernou ook die werkfrekwensieband, wat slegs 10/200 Hz is, aansienlik. As die ontvangfrekwensieband van die piëso-elektriese keramiek ronde buis hidrofoon naby sy resonansie frekwensie is, alhoewel die sensitiwiteit verbeter kan word, sal sy werkfrekwensieband ernstig beperk word, en die platheid van die sensitiwiteitskurwe sal verlore gaan. Benewens piëzo-elektriese rondebuis-omskakelaars, word piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaars ook algemeen gebruik om omvormers vir akoestiese drukhidrofone te ontvang. Die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar het baie voordele soos eenvoudige struktuur en proses, hoë sensitiwiteit, goeie alomrigting en bandwydte van werkfrekwensie. Belangriker nog, die eienskappe van die materiaal en struktuur bepaal dat die piëzo-elektriese keramiek sferiese dop self hoë weerstand het. Benewens die oliegevulde of oorloopstruktuur, bied dit nog 'n moontlikheid vir die ontwerp van drukbestande hidrofone, dit wil sê, die gebruik van 'n lug-gesteunde piëso-elektriese sferiese dop as die ontvangtransduktor van die drukbestande hidrofoon.

 

1 Akoestiese ontvangseienskappe van piëzo-elektriese sferiese dop transducer

 

 Lae frekwensie ontvangs sensitiwiteit

 

Beperk deur vorm- en verwerkingstegnologie, het piëzo-elektriese keramiek sferiese skulpe gewoonlik net een polarisasiemodus: radiale polarisasie, en die positiewe en negatiewe elektrodes is onderskeidelik op die binne- en buite-oppervlaktes van die sferiese dop. Vir 'n piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar met 'n binne-radius van a en 'n buitenste radius van b, wanneer dit onderwerp word aan 'n klankdruk p0 waarvan die frekwensie baie laer is as sy intrinsieke frekwensie, sal 'n potensiaalverskil V gegenereer word tussen die binne- en buitenste elektrodes van die piëso-elektriese sferiese dop. Die ontvangsensitiwiteit van 'n hidrofoon word oor die algemeen uitgedruk deur die vryveld-ontvangsensitiwiteit Me. Me word gedefinieer as die verhouding van die oopkringspanning by die uitset van die hidrofoon tot die vryeveld klankdruk by die posisie van die hidrofoon in die klankveld. Die desibelvorm daarvan is die sensitiwiteit vir die ontvangs van die vrye veld. . Daarom is die lae-frekwensie oopkring ontvang spanning sensitiwiteit van die lug-gesteunde piëso-elektriese sferiese dop. Onder die veronderstelling dat die piëso-elektriese materiaal die materiaal is wat in hierdie artikel gebruik word, wanneer t konstant is, hoe groter b is, dit wil sê hoe groter die buitenste deursnee van die piëso-elektriese sferiese dop, hoe hoër is die sensitiwiteit; Wanneer b seker is en t 0.36, is die sensitiwiteit die kleinste, en hierdie punt moet vermy word in ontwerp; wanneer b seker is en t <0:36, hoe kleiner t, dit wil sê hoe dunner die piëso-elektriese sferiese dop, hoe hoër is die sensitiwiteit.

 

1.2 Resonante frekwensie

 

Vir 'n dun piëzo-elektriese sferiese onderwater akoestiese transducer , sy resonante frekwensie in lug. Daar kan gesien word dat die resonansiefrekwensie van die dun piëso-elektriese sferiese dop slegs sy gemiddelde radius r is en die digtheid van die materiaal s, Young se modulus Y E11 Dit hou verband met Poisson se verhouding, wat gelykstaande is aan die vereenvoudiging daarvan tot 'n sferiese dop van isotropiese elastiese materiaal. Dit kan gesien word dat wanneer die piëso-elektriese materiaal bepaal word, hoe groter die gemiddelde radius r van die sferiese dop, hoe hoër die resonansiepunt en hoe breër die werksbandwydte. As dit in water is, sal sy resonansiefrekwensie effens laer wees as die resonansiefrekwensie in lug as gevolg van die verhoogde stralingsimpedansie van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar. Wanneer die piëso-elektriese sferiese hidrofoon vir lae-frekwensie-ontvangs gebruik word, om die platheid van sy sensitiwiteit te verseker, is sy werkfrekwensie ver weg van sy resonansiefrekwensie. In ingenieurswese word dit oor die algemeen vereis dat sy resonansiefrekwensie ten minste 5 keer die boonste limietfrekwensie van sy werking is.

 

 

 

2 Ontleding van drukweerstand prestasie van piëso-elektriese sferiese dop transducer

 

Die mislukkingsmetodes van drukbestande strukture sluit hoofsaaklik sterktebreuk, styfheidsmislukking, stabiliteitsmislukking en korrosiebreking in. Vir hidrofone met groot diepte is die las wat dit dra hoofsaaklik eksterne waterdruk, en sy mislukkingsmodusse is hoofsaaklik sterkte- en stabiliteitsmislukking. Die twee mislukkingsituasies van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar word hieronder bespreek.

 

2.1 Kragmislukkingsanalise

Sterktemislukking verwys na die verskynsel dat onomkeerbare vervorming of breuk plaasvind nadat die maksimum spanning in die houer die opbrengsgrens oorskry, wat veroorsaak dat die houer sy dravermoë verloor. Ooreenstemmende met die kragonderbreking is die maksimum toelaatbare druk van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar. Volgens die oomblikvrye teorie van die roterende dop, sal die sferiese dop onder die werking van die eksterne druk p aksiale trekspanning z en hoepeltrekspanning produseer, en die twee is gelyk in waarde. Onder hulle is D0 buite die sferiese dop Diameter, die eenheid is mm; is die dikte van die sferiese dop, die eenheid is mm. Volgens die teorie van maksimum hoofspanning moet die drukbestande struktuurontwerp bevredig word. Onder hulle is die toelaatbare stres. Volgens my land se nasionale standaard GB 150.3, vir die materiaalstandaard normale temperatuur opbrengssterkte Rel, is die veiligheidsfaktor ns = 1:5. Die normale temperatuurvloeisterkte van die piëso-elektriese keramiekmateriaal P-51 wat in die piëso-elektriese sferiese dop gebruik word, is Rel = 137:9 MPa, dus die toelaatbare spanning van die materiaal [] = Rel/ns = 91:9 MPa. Deur die parameter t te vervang, kan die maksimum toelaatbare druk van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar verkry word aangesien dit maklik is om te weet dat hoe groter die verhouding t van die sferiese dopdikte tot die buitenste deursnee is, hoe sterker is die piëso-elektriese sferiese dop se sterkte en drukweerstandvermoë.

 

2.2 Stabiliteitsmislukkingsanalise

Stabiliteitsmislukking verwys na die verskynsel dat die houer verander van 'n stabiele ewewigstoestand na 'n ander onstabiele toestand onder die werking van eksterne las, en sy vorm verander skielik en verloor sy normale werksvermoë. Ooreenkom met die stabiliteitsmislukking is die kritieke onstabiliteit toelaatbare druk van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar. Volgens die teorie van klein vervorming het die kritieke onstabiliteitsdruk pcr van die sferiese dop onder eksterne krag 'n groot fout vir hierdie formule, dus word 'n groot veiligheidsfaktor dikwels gebruik om te vergoed. Volgens GB 150.3 word die stabiliteitsveiligheidsfaktor geneem as m = 14:25, dus die toelaatbare kritieke druk vir omtrekonstabiliteit [p] = pcr/m. Deur die parameter t op dieselfde manier te vervang, is die toelaatbare kritieke druk vir omtrekonstabiliteit van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar maklik om te weet. Wanneer die piëso-elektriese materiaal bepaal word, hoe groter die verhouding t van die sferiese dopdikte tot die buitenste deursnee, hoe groter is die druk. Die stabiliteit en drukweerstand van die elektriese baldop is sterker.

 

3 Eindige element simulasie

Uit bogenoemde ontleding, vir die sensitiwiteit en werkfrekwensie van die piëso-elektriese sferiese dop, hoe groter die buitenste deursnee, hoe dunner hoe beter; en vir sy drukweerstand, hoe kleiner die buitenste deursnee, hoe dikker is die dikte. dit is goed. Dit wil sê, die akoestiese werkverrigting en die drukweerstandsprestasie is onderling teenstrydig. Met inagneming van die vereistes van akoestiese werkverrigting en drukweerstand, sowel as die moeilikheid en koste van sferiese dop verwerking (gewoonlik hoe groter die buitenste deursnee, hoe groter die dikte, hoe groter die verwerking moeilikheid en hoe hoër die koste), die buitenste radius van die ontwerp sferiese dop b = 15 mm, Dikte = 3 mm. Die piëzo-elektriese materiaal wat in die sferiese dop gebruik word, is P-51, sy piëso-elektriese koëffisiënt g33 = 25: 6 10 3 V m/N, g31 = 9: 6 10 3 V m/N, digtheid s = 7600 kg/m3, Young se modulus 6: 10 10 s = 10 10 3 V m/N 0:36.

 

3.1 Simulasie van akoestiese kenmerke van piëso-elektriese sferiese dop

Om die korrektheid van die analise van die akoestiese ontvangseienskappe van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar te verifieer, word die eindige-element-ontledingsmetode gebruik om dit te modelleer en te simuleer, en die simulasiesagteware COMSOL5.4 word gebruik.

 

3.1.1 Ontvangs van sensitiwiteitsimulasie

Skep eers 'n driedimensionele sferiese dopstruktuurmodel. Om die modelleringsgeometrie te vereenvoudig en die oplossing te bespoedig, skep die model slegs 1/8 piëzo-elektriese sferiese skulpe en gebruik 3 vlaksimmetriebeperkings om 'n volledige sferiese dop te verkry. Skep 'n piëso-elektriese materiaal radiale polarisasie-koördinaatstelsel in sferiese koördinate en gebruik die materiaalparameters van piëso-elektriese materiaal P-51. Stel die grenslas as 0.1 MPa druk op die buiteoppervlak en geen druk op die binneoppervlak nie. Deur frekwensiedomeinanalise uit te voer, word dit opgelos as 'n bestendige toestand probleem. Figuur 2 toon die simulasieresultate van die potensiaalverspreiding van die piëso-elektriese sferiese dop wanneer dit aan 'n druk met 'n frekwensie van 500 Hz en 'n druk van 0.1 MPa onderwerp word.

Deur die grootte en materiaalparameters van die piëso-elektriese sferiese dop in die formule te vervang, kan die teoretiese oop stroombaan verkry word wanneer dit aan 'n lae-frekwensie klankdruk van 0.1 MPa onderwerp word.

Die uitsetspanning is 11.646 V. Dit kan uit Figuur 2 gesien word dat wanneer die piëso-elektriese sferiese dop aan 'n klankdruk van 0.1 MPa@500 Hz onderwerp word, die simulasieresultaat van sy uitsetspanning 11.632 V is, wat ooreenstem met die teoretiese waarde. Op hierdie tydstip is sy sensitiwiteit 198,7 dB@500 Hz (0 dB = 1 V/ Pa).

 

3.1.2 Resonansie frekwensie simulasie

Die volgende gebruik ook die eindige element simulasie metode om die resonansie frekwensie van die piëso-elektriese keramiek sferiese dop te simuleer, en die simulasie frekwensie band is 1 Hz/200 kHz. Eerstens word die materiaal van die piëzo-elektriese sferiese dop vereenvoudig tot 'n isotropiese elastiese materiaal, en die frekwensie-sweep-analise word daarop uitgevoer, en die frekwensie-responskromme van sy vervorming word in Figuur 3 getoon. Volgens formule (3) is die resonansiefrekwensie fa van die piëso-elektriese sferiese dop 5 kHz afgeleide in die lug. Uit Fig. 3 kan gesien word dat die gesimuleerde waarde van die resonansfrekwensie 58.9 kHz is, wat basies ooreenstem met die teoretiese waarde. Daar moet kennis geneem word dat die formule (3) slegs 'n vereenvoudigde berekening vir die isotropiese dun sferiese dop is, en die piëzo-elektriese sferiese dopmateriaal is nie isotropies nie, en die dikte is relatief dik, wat die formule (3) direk toepas, sal sekere foute hê. As die volledige parameters van die piëzo-elektriese keramiek vervang word, word die frekwensie-responskromme van die oopkringspanningsensitiwiteit in Figuur 4 getoon. Dit kan gesien word uit Figuur 4 dat in die 1 Hz 10 kHz frekwensieband, die sensitiwiteitskromme van die piëzo-elektriese sferiese dop, 9 is baie konsekwent met 'n plat sferiese dop,1 9 sensitiwiteit met d 9 sensitiwiteit. die teoretiese analise. Die resonansiefrekwensie word 72,1 kHz, wat effens groter is as die berekeningsresultaat van formule (3), maar dit beïnvloed nie die geldigheid van die formule in ingenieurstoepassings nie. Aangesien die relevante dempingkoëffisiënt van die piëso-elektriese materiaal nie verkry kan word nie, word die buigsaamheidsmatriksverliesfaktor en die piëso-elektriese matriksverliesfaktor in die model op 0 gestel, wat lei tot die simulasie dat die sensitiwiteit van die piëso-elektriese sferiese dop by die resonansiefrekwensie 155 dB is, in werklikheid minder as hierdie sensitiwiteit behoort te wees.

3.2 Simulasie van drukweerstand prestasie van piëzo-elektriese sferiese dop

Die teoretiese berekeningsformule van drukweerstand in afdeling 2 is 'n vereenvoudigde formule wat opgesom is vir die gerief van ingenieurstoepassing, en die werklike piëzo-elektriese sferiese dop.Gate sal oopgemaak word as gevolg van installasiebehoeftes, wat kan veroorsaak dat die werklike drukkapasiteit teenstrydig is met die teoretiese berekeningsresultate. Om die drukvermoë van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar so akkuraat as moontlik te verkry, is die struktuur statiese simulasie en die eiewaarde knik simulasie onderskeidelik deur die eindige element analise sagteware Workbench uitgevoer.

 

3.2.1 Strukturele statiese simulasie

Strukturele statiese simulasie kan die spanningsverspreiding regdeur die struktuur verkry wanneer die struktuur onder las is. Daarom is die maksimum toelaatbare spanning van die bekende materiaal

Die maksimum toelaatbare druk wat dit kan dra, kan nageboots word. 'n Driedimensionele model van die sferiese dop word gevestig, en monteergate word op die sferiese dopmodel gestel. Neem die sferiese dop aan

Die heksaëder-metode word gebruik om die rooster te verdeel, en rolstutte word op die silindriese oppervlak en die onderste vlak van die monteergat geplaas, en druk word op die buitenste oppervlak van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar toegepas.

Verander voortdurend die grootte van die druk, en voer strukturele statiese analise daarop uit. Die simulasie het bevind dat wanneer die druk wat op die buitenste oppervlak toegepas word 28 MPa bereik, die piëso-elektriese

Die maksimum spanning van die sferiese dop is 151 MPa, en sy spanningsverspreiding word in Figuur 5 getoon (Om die waarneming van die interne spanning te vergemaklik, word die piëso-elektriese sferiese dop langs die middellyn gesny om te wys

Wys). Daar moet kennis geneem word dat die maksimum spanning slegs by die grenslyn van die filet op die monteergat voorkom, en die maksimum spanning in die oorblywende ander plekke is minder as dit.

Die veilige toelaatbare spanning van die piëso-elektriese materiaal is 91.9 MPa, dus kan die maksimum toelaatbare druk van die piëso-elektriese sferiese dop 28 MPa bereik volgens die simulasie. En die wortel

Volgens formule (6) kan die maksimum toelaatbare druk van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar as 36.8 MPa verkry word. Dit kan gesien word dat die druksterkte van die sferiese dop na perforasie laer is as dié van die volledige

Die teoretiese sterkte van die hele sferiese dop. In die simulasie oorskry die spanningkonsentrasie-verskynsel wat op 'n paar plekke by die monteergat voorkom die veiligheidstoelaatbare spanning, en of dit die drukweerstand van die piëso-elektriese sferiese dop affekteer, moet nog deur die druktoets geverifieer word.

 

3.2.2 Eiewaarde kniksimulasie

Die eiewaarde kniksimulasie kan die knikmodusse van dundopstrukture en hul ooreenstemmende kritieke knikdruk verkry. 'n Druk van 1 MPa is op die buitenste oppervlak van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar toegepas, en sy eiewaarde knik-analise is uitgevoer. Die simulasieresultate toon dat die eerste-orde knikmodus in Figuur 6 getoon word, en die eerste-orde golfgetal n = 4, wat ooreenstem met die onstabiliteitskenmerke van die sferiese dop. Die eerste-orde kniklasfaktor is 3379, so sy eerste-orde kritieke las is 3379 MPa. Aangesien die eerste orde die laagste waarde van die kniklas is, beteken dit dat die piëso-elektriese sferiese dopstruktuur nie stabiel sal wees totdat die teoretiese druk 3379 MPa bereik nie. Volgens formule (7) kan die kritieke druk van omtreksonstabiliteit van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar as 2970 MPa verkry word, wat basies ooreenstem met die simulasieresultate. Die eindige element-simulasieresultate toon dat die maksimum toelaatbare druk van die piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar 28 MPa is, en sy kritieke knikdruk is 3379 MPa, wat aandui dat wanneer die eksterne druk aanhou toeneem, die piëzo-elektriese sferiese dop verander.

 

4 Ontwikkeling en werkverrigting toets van sferiese druk hidrofoon

4.1 Ontwikkeling van sferiese drukbestande hidrofoon

In hierdie vraestel, 'n radiaal gepolariseerde lug-rugsteun piëzo-elektriese sferiese dop-omskakelaar word as die akoestiese ontvangsensor gebruik, en 'n sferiese drukbestande hidrofoon is ontwerp en vervaardig. Die buitenste radius van die piëzo-elektriese sferiese dop wat in die sferiese drukbestande hidrofoon gebruik word, is 15 mm, die dikte van die sferiese dop is 3 mm, en die piëzo-elektriese keramiekmateriaal wat vir die sferiese dop gebruik word, is P-51. Die binnekant van die piëzo-elektriese sferiese dop is 'n holte, en die buitenste laag is gepot met 'n laag klankdeurlaatbare rubber om te isoleer, verseël en te beskerm. Die dikte van die klankdeurlaatbare rubber is 3 mm. Die fisiese voorwerp van 'n sferiese drukbestande hidrofoon. Die deursnee van die hele hidrofoon is 36 mm.

 

 

4.2 Prestasietoets van sferiese druk hidrofoon

 

4.2.1 Ontvangs sensitiwiteitstoets

Die voltooide sferiese drukbestande hidrofoon word in 'n staande golfbuis geplaas, en die lae-frekwensie oopkring-ontvangsgevoeligheid daarvan word getoets deur die vergelykingsmetode. Balbestand

Die drukhidrofoon en die standaard hidrofoon word terselfdertyd op dieselfde hoogte in die staandegolfbuis gehang, wat die emissiefrekwensie van die staandegolfbuisklankbron verander, en albei op dieselfde tyd opneem

Deur die vergelykingsmetode word die ontvangsensitiwiteit van die sferiese drukbestande hidrofoon word verkry. Die staande golfbuis wat gebruik word, kan slegs 'n kombinasie van 50 1000 Hz produseer

Rooster staande golf, dus is die meetfrekwensieband hierdie keer 50 1000 Hz. Die gemete resultate van die sensitiwiteitskurwe van die sferiese drukbestande hidrofoon word in Figuur 8 getoon.

Die toetsresultaat toon dat die sensitiwiteit van die sferiese drukbestande hidrofoon in die 50 1000 Hz frekwensieband ongeveer 198.4 dB is, wat basies ooreenstem met die teoretiese waarde. in

In die reeks van 50 1000 Hz oorskry die sensitiwiteitsskommeling nie 0,5 dB nie. Die staandegolfbuis kan slegs onder 1 kHz gekalibreer word. Vir die 1 kHz tot 10 kHz frekwensieband word die meting in 'n anechoiese tenk uitgevoer. Plaas die voltooide sferiese drukbestande hidrofoon en die standaard hidrofoon in dieselfde posisie van die anechoïese tenk, gebruik die klankbron om enkelfrekwensie seine van verskillende frekwensies te speel, en gebruik die vergelykingsmetode om die ontvangsensitiwiteitsmeting te voltooi. Die gemete resultate van die sensitiwiteitskurwe van die sferiese drukbestande hidrofoon by 1 kHz en 10 kHz word in Fig. 9 getoon. Uit die toetsresultate kan gesien word dat die sensitiwiteit van die sferiese drukbestande hidrofoon in die frekwensieband van 1 kHz en 10 kHz ongeveer 198 dB is, waarmee die basies ooreenstemmende waarde is. In die reeks van 1 kHz tot 10 kHz oorskry die sensitiwiteitsskommeling nie 1,4 dB nie.

 

4.2.2 Self-geraas toets

 

Om te verseker dat die hidrofoon swak klankseine kan opvang, moet die hidrofoon 'n laer ekwivalente selfgeraas hê. Sferiese druk hidrofoon

Dit word in 'n vakuumtenk met elektromagnetiese afskerming, demping en vibrasievermindering geplaas, en die selfgeraastoets word op die BK-3050-seinverkrygingskaart met uiters lae geraas uitgevoer.

Die ekwivalente selfgeraasspektrum van die sferiese drukbestande hidrofoon word in die rooi soliede lyn in Figuur 10 getoon. Die swart stippellyn in Figuur 10 is die vroegste navorsing oor oseaangeraas. Die 0-vlak seestaat-oseaan-agtergrondgeraas-spektrumvlak opgesom deur Kundson [9]. Volgens die Kundson-kurwe is die see-agtergrondgeraas onder seetoestand 0. Die klankspektrumvlak is ongeveer 44 dB@1 kHz. Daar moet kennis geneem word dat hierdie data is 'n navorsingsresultaat in 1948. In onlangse jare, as die globale verskeping

Met vinnige ontwikkeling neem oseaan-agtergrondgeraas jaar na jaar toe. Die blou stippellyn in Figuur 10 is die agtergrondgeraasspektrumvlak van die Suid-Chinese See in 2013 by vlak 0 seetoestande Lyn , dit kan gesien word dat die ekwivalente selfgeraasspektrumvlak van die sferiese drukbestande hidrofoon laer is as of gelyk is aan die vlak 0 seetoestand in die reeks van 10 1500 Hz in die reeks van 10 1500 Hz is die toneel geen hoër agtergrond as seevlak. 1500 5000 Hz. Sy ekwivalente selfgeraasspektrum by 1000 Hz. Die vlak is 46,5 dB.

 

4.2.3 Weerstaan ​​spanning prestasie toets

Ten einde die drukweerstand vermoë van die sferiese drukbestande hidrofoon , 'n monster van die sferiese drukbestande hidrofoon is in 'n outoklaaf geplaas vir 'n druktoets. Om veiligheid te verseker, word die toetsstelsel met hoëdrukwater onder druk geplaas. Volgens die vorige ontleding is sy veilige drukweerstandskapasiteit 28 MPa, wat minder as 1,5 keer van veiligheidsfaktor is

Die resultaat verkry, dit wil sê sy teoretiese uiteindelike drukvermoë is 42 MPa. Om veiligheid en gebruiksgemak te balanseer, word hier afgerond

30 MPa vir toetsing. Druk eers tydens die toets tot 30 MPa, hou die druk vir 3 uur, laat die druk los en kontroleer die hidrofoon; druk dan weer tot 30 MPa, en herhaal die toets 3 keer. Geen noemenswaardige drukval het gedurende die hele drukproses plaasgevind nie. Kontroleer die hidrofoon wat getoets moet word na elke druk. Die voorkoms is nie beskadig nie. Die weeg is konsekwent voor en na die toets. Dan word die sensitiwiteit weer in die staandegolfbuis getoets. Die toetsresultaat toon dat die sensitiwiteit basies dieselfde is as die sensitiwiteit voor die druk. Dit bewys dat dit 3000 m waterdruk kan weerstaan.

 

5 Gevolgtrekking

In hierdie vraestel word 'n kombinasie van teoretiese formule en eindige element-simulasie gebruik, en die piëso-elektriese sferiese dopstruktuur en materiaal het die drukweerstandvermoë, en die radiaal gepolariseerde luggesteunde piëso-elektriese sferiese dop-omskakelaar word gebruik as die akoestiese ontvangs sensitiewe element. En het 'n sferiese drukbestande hidrofoon gemaak. Die deursnee van die sferiese drukbestande hidrofoon is 36 mm, die werkfrekwensieband is 50 Hz 10 kHz, die lae-frekwensie sensitiwiteit is 198.4 dB, die ekwivalente selfgeraas spektrumvlak is 46.5 dB@1 kHz, en die werkdiepte is 3000 m. Die luggesteunde piëzo-elektriese sferiese dopskema wat in hierdie vraestel gebruik word, het 'n sekere drukweerstandskapasiteit onder die toestand van hoë sensitiwiteit verkry. As die drukweerstandsdiepte voortdurend verbeter moet word, moet die sensitiwiteit ten koste daarvan verloor word. Hierdie oplossing kan relatief beperkte drukweerstand bereik. As die hidrofoon 'n groter drukweerstand (soos volle seediepte) moet verkry, is dit beter om 'n oliegevulde of oorloopoplossing te kies.