Navorsingsvordering en ontwikkelingsgeleenthede van onderwater akoestiese transducer-tegnologie(2

 Navorsing van vordering van diepwater-omskakelaars

 

Diepsee-ruimte is die nuwe gebiedende hoogtes van huidige maritieme militêre kompetisie. Een van my land se mariene strategiese doelwitte is om na diepblou te beweeg. Die ontwikkeling van diepsee-akoestiese toerusting bevorder deurlopende deurbrake in diepwater-omskakelnavorsing. Onder die lae-frekwensie-omskakelaars wat in afdeling 1.1 van hierdie artikel bekendgestel is, is die geboë skyf-omskakelaar en die buis-balk-koppelring-omskakelaar met oorloopholte-struktuur ook ontwerpvoorbeelde van diepwater-omskakelaars. Ek sal hulle nie hier herhaal nie, maar 'n paar tipieses voorstel. Die nuwe navorsingsresultate van diepwater-omskakelaars.

 

Figuur 7a toon die twee hoof Helmholtz onderwater akoestiese transducer strukture met behulp van eindopwekking en intermediêre opwekking. Teoretiese studie van die resonansiefrekwensie van die vloeistofholte onder elastiese wandtoestande word uitgevoer. Figuur 7b toon die ontwerpte multi-holte lae frekwensie breëband transducer wat oorloop buis transduser as opwekkingsbron gebruik. Die lae-frekwensie en hoë-krag Janus-Helmholtz transducer ontwerp in Fig. 7c; dit is ook deur die holtesilinder van die Janus-Helmholtz-omskakelaar na die voorkant van die suierbestraling uit te brei, word 'n nuwe vloeistofholte by die mond van die Janus-verkoeler gevorm. Die veelholte Janus-Helmholtz-omskakelaar (Figuur 7d) stel die omskakelaar in staat om 'n wyer werkfrekwensieband te hê. Figuur 7e toon die ontwerpte oorloopring diepwater-omskakelaar vir onderwater akoestiese kommunikasie. Die ontwerp gebruik die koppelingseffek van vloeibare holte-resonansie en sirkelring-radiale vibrasie om breëband-werkeienskappe te bereik. Figuur 7f toon die ontwerpte halfspasie-gerigtheid van die oorloopring diepwater breëband-omskakelaar. Die metaalbasis word gebruik om die vertikale rigting van die transducer te verbeter en die agterste bestraling te onderdruk. Die diepwater breëband longitudinale transducer ontwerp in Figuur 7g. Die omskakelaar gebruik die koppeling van longitudinale vibrasie en voorbladbuigvibrasie om breëbandwerking te verkry. Die omskakelaar is in 'n drukbestande behuising van titaniumlegering ingekapsuleer, en die behuising en die omskakelaar is met silikoonolie gevul. , Deur die drukbalanstoestel om diepwaterwerk te bereik.

 

Figuur 7 Diepwater-omskakelaar

1.4 Ondersoek vordering van vektorhidrofoon

Met mense se diep aandag aan die vektorinligting van klankveld en die belangrikheid van vektor hidrofoon navorsing, vektor hidrofoon tegnologie gaan voort om te ontwikkel en het een van die internasionale navorsing hotspots geword in onlangse jare. In die 21ste eeu is my land se vektorhidrofoontoepassingsnavorsing die aktiefste. Volgens die statistiese resultate aan die einde van 2014 het byna die helfte van die akademiese prestasies op die gebied van internasionale vektorhidrofone en hul toepassings uit my land gekom. Hier is 'n kort inleiding tot die onlangse navorsingsvordering van vektorhidrofone.

 

Die tipiese struktuur van 'n vektorhidrofoon is 'n ko-modus. Die ko-modus vektorhidrofoon word gemaak deur traagheidssensitiewe elemente (vibrasieversnellingsmeters, spoedmeters, ens.) in 'n sferiese of silindriese dop in te kap. Die werkbeginsel daarvan is gebaseer op die eienskappe van 'n rigiede sfeer of silinder wat 'n ossillerende beweging maak onder die werking van 'n klankveld, en is oor die algemeen ontwerp vir geen dryfkrag (Figuur 8a). Die teorie en tegnologie op hierdie gebied is relatief volwasse. Deesdae word nuwe soorte piëzo-elektriese enkelkristalmateriale PMNT en PZNT gebruik om die volume van die hidrofoon te verminder, die sensitiwiteit te verhoog en die selfgeraas te verminder. Vektor hidrofone word hoofsaaklik gebruik in wal-gebaseerde skikkings, gesleep skikkings, en sy skikkings. Lae-frekwensie vektor hidrofone word ook gebruik in mariene omgewing geraas meting, dompel-/boei en ander stelsels.

Figuur 8 Vektorhidrofoon

Figuur 8b is 'n ko-vibrerende kolomvektor hidrofoon wat vas geïnstalleer kan word. Die basiese beginsel daarvan het nie verander nie. In die struktuur word die suspensieraam deur 'n monteerstaaf vervang, en die suspensieveer word na 'n rubberveer verander. Die toepassingsscenario van hierdie struktuur kan uitgebrei word na vaste installasie op die platformdraer.

 

Met die ontwikkeling van mikro-elektromeganiese verwerkingstegnologie (MEMS), is MEMS-tegnologie toegepas op die ontwerp en ontwikkeling van vektorhidrofone. MEMS-tegnologie kan mikro-elektroniese komponente integreer soos sensitiewe eenhede, beheerstroombane, lae-geraas bypassende stroombane en steekproefvoorverwerkingsmodules. In een word die akoestiese sein in 'n elektriese sein omgeskakel. 'n Tipiese werkmodus is om 'n mikro-versnellingsensor as 'n sensitiewe element te gebruik (Figuur 8c), die beginsel van piëzoresistiewe effek van enkelkristal silikon te gebruik om 'n sensitiewe skyfie te ontwerp, en 'n 3-dimensionele ko-vibrasie silindriese saamgestelde MEMS vektor hidrofoon te ontwikkel. Nog 'n werkmodus is gebaseer op die beginsel van bionika, wat die beginsel van die vis se laterale meganiese waarnemingselle naboots om waterbeweging te waarneem, en het 'n MEMS piëzoresistiewe vektorhidrofoon ontwerp (Figuur 8d).

 

Optiese vesel hidrofoon is een van die suksesvolle toepassings van optiese vesel sensing tegnologie op die gebied van onderwater akoestiek. Dit toon die tegniese kenmerke van hoë sensitiwiteit, lae geraas, groot dinamiese omvang en anti-interferensie. In onlangse jare is dit ook wyd gebruik in vektorhidrofone. Navorsers het 'n veseloptiese vektorhidrofoon ontwerp en ontwikkel. Figuur 8e is 'n driedimensionele silindriese optieseveselvektorhidrofoon. Gebaseer op die Bragg-rooster, is die versnellingswaarnemingseenheid en die klankdruksensoreenheid ontwerp, en die klankdruk-vibrasiesnelheidsvektorhidrofoon word ontwikkel. Figuur 8f is 'n 3D-sferiese veselvektorhidrofoon. Gebaseer op die volle polarisasie-handhawende veselinterferensiestelsel, is 'n 3D ortogonale deurinterferometriese veselvektorhidrofoon ontwikkel, wat 'n kompakte struktuur het en die klanksentrum op een punt saamval.

 

Die navorsingsvordering van lae-frekwensie-omskakelaars, hoë-frekwensie breëband-omskakelaars, diepwater-omskakelaars en vektorhidrofone. Alhoewel die data wat ingesamel is nie volledig is nie, is dit nogal tipies en verteenwoordigend. Dit beeld basies Die grenslyn van die ontwikkeling van my land se akoestiese onderwater-omskakelaars uit. In vergelyking met die ikoniese innovasiewerk op transducers in verskillende tydperke in die wêreld, is 'n aansienlike deel van die innoverende ontwerpwerk in my land etlike jare of selfs meer as tien jaar later as die internasionale toonaangewende tegnologievlak.

 

Die grootste stukrag vir die ontwikkeling van my land se hidro-akoestiese omskakelaars kom van die toepassingsvereistes op die gebied van hidro-akoestiese tegnologie. In 'n tydperk waarin my land se ekonomiese krag en wetenskaplike en tegnologiese krag relatief swak is, is hierdie ontwikkelingsmetode die doeltreffendste, maar na 'n lang tydperk sal daar duidelike historiese spore wees, wat onsistematiese dissiplines, onvolledige produkreekse en teoretiese grondslae tot gevolg sal hê. Die situasie van onbetroubare, onvolmaakte gespesialiseerde tegnologie, onvolhoubare professionele ondersteuning en onstabiele talentspan.

 

In terme van diepwater-omsettegnologie het sommige groot mariene lande reeds in die 20ste eeu baie volwasse tegnologieë en reeks produkte gehad. Sommige siviele diepsee akoestiese toerusting kan ook na my land uitgevoer word. Die vraag na diepsee sonartegnologie in my land was egter nog nie sterk tot aan die einde van die 20ste eeu nie. Diepwater-omskakeltegnologie was op daardie stadium amper in 'n leë toestand. In onlangse jare het die land sy belegging verhoog en aandag gegee aan die navorsing van basiese teorieë en basiese kerntoestelle. Nuwe prestasies op die gebied van akoestiese onderwater-omskakelaars het na vore gekom, tegniese vermoëns is jaar na jaar verbeter, en tegnologiese vooruitgang was merkwaardig. Sommige van die navorsingsresultate wat in die vorige artikel gelys is, is gesinchroniseer met die internasionale grensvlak, maar die algehele sinchronisasie en omvattende parallelle ontwikkelingsmomentum is nog lank nie gevorm nie, veral in die histories kort en swak transducer tegnologie rigtings en nuwe tegnologiese prestasies. Dit is maar skaars, en die produkprestasie is steeds baie swak.