تصميم دائرة القيادة والاستقبال المعتمدة على محول الطاقة الصوتي تحت الماء

بدءاً من احتياجات الاتصالات البحرية العسكرية والاتصالات المدنية تحت الماء، مستو أحادي الاتجاه تم تصنيع محول طاقة صوتي مائي تحت الماء بتردد رنين قدره 150 كيلو هرتز، وتم تصميم دوائر محرك المرسل والمستقبل الخاصة بمحول الطاقة بناءً على مبدأ الاتصال من نقطة إلى نقطة. يتم وضع محول الطاقة الصوتي تحت الماء في منطقة المياه وتوصيله بالدائرة لتحقيق وظيفة الاتصال تحت الماء لمسافات طويلة. تم اختبار الدائرة على منصة تجريبية مصممة ذاتياً. تظهر نتائج الاختبار أن محول الطاقة المُصنّع لديه استجابة وحساسية أعلى لجهد الانبعاث، واتجاه واحد، ودائرة الاتصال الصوتي تحت الماء لها تردد قابل للتعديل، والاتصال واضح ومستقر. يمكن استخدام دائرة الاتصال الصوتية تحت الماء للاتصالات العسكرية والمدنية، وهي سهلة النقل والحمل، وسهلة التصحيح. نظرًا لامتصاص مياه البحر للموجات الكهرومغناطيسية والموجات الضوئية وأشكال الطاقة الأخرى ووجود 'مناطق التقارب' في أعماق البحار، تعد الموجات الصوتية حاليًا شكل الطاقة الوحيد المعروف الذي يمكنه نقل الإشارات لاسلكيًا لمسافات طويلة تحت الماء. تسمى الموجات الصوتية التي يزيد تردد اهتزازها عن 20 كيلو هرتز بالموجات فوق الصوتية. بالمقارنة مع الموجات الصوتية العادية، تتمتع الموجات فوق الصوتية بتوجيه أفضل وقوة اختراق أقوى وأداء انعكاس أفضل. ولذلك، فهي تستخدم على نطاق واسع في نقل المعلومات، والكشف عن الأضرار، واختبار المسافة، والمجالات الطبية والصحية. ولكن في عملية الانتشار، يزداد فقدان طاقة الموجة الصوتية في القناة المائية مع زيادة التردد، بحيث يكون عرض النطاق الترددي المتاح للقناة المائية ضيقًا وسعة المعلومات صغيرة. لذلك، يلعب أداء دائرة محرك الإرسال والاستقبال دورًا حيويًا في جودة الاتصال الصوتي تحت الماء. في القرن الماضي، قامت شركة Harris Acoustic Products Company الأمريكية وفرنسا والمملكة المتحدة بتطوير أجهزة اتصال مائية صوتية مناسبة لاتصالات السفن تحت الماء. لقد استخدموا تعديل النطاق الجانبي الفردي واستخدموا مكبرات صوت كبيرة الحجم بمثابة 'نافذة' لنقل الإشارات واستقبالها. ، لتحقيق مسافة معينة من الاتصال تحت الماء، ولكن المعدات معقدة، ومحول الطاقة كبير والاتجاه ليس حادًا بدرجة كافية، وغير مناسب للاستخدام المدني؛ يتم تجميعها في نظام اتصال تناظري يعتمد على برنامج معالجة إشارات Linux، ويتم تحقيق الاتصال لمسافات طويلة على محاكي القناة، ولكن قناة التصميم المثالية تختلف عن قناة المياه الفعلية؛ قام آخرون ببناء نظام اتصالات تحت الماء يعتمد على طيف انتشار تسلسل رسم الخرائط المدمج المتوازي، باستخدام شريحة DSP كوحدة معالجة المعلومات، وبالتالي تحقيق نقل مخفي وعالي السرعة للمعلومات بين المنصات. ومع ذلك، يتم استخدام المؤقت 555 تقليديًا لتوليد موجة حاملة بتردد اهتزاز محدد لقيادة دائرة محرك محول الطاقة، كما أن استقرار تردد الشكل الموجي المتولد ضعيف نسبيًا؛ وتشتمل تقنية معالجة شرائح DSP الناشئة مؤخرًا على خوارزميات معقدة ويجب تنفيذها في مياه مختلفة. إن التعديلات الحسابية المعقدة والتعويضات ليست مناسبة للترقية على نطاق واسع في المجال المدني. بالإضافة إلى ذلك، فإن المجسات المستخدمة في أجهزة إرسال واستقبال إشارة دائرة الاتصالات التي تم تطويرها ليست حادة بما فيه الكفاية، والطاقة غير مركزة، وعرض النطاق الترددي ضيق نسبيًا، وهو ما لا يفضي إلى إرسال الإشارة واستقبالها. ومع ذلك، فإن معظم أجهزة الإرسال والاستقبال بالموجات فوق الصوتية ليست مناسبة لتشغيل القنوات المائية ولا يمكنها تلبية الاحتياجات المدنية والعسكرية الفعلية.

 

1) على أساس حجم صغير محول طاقة صوتي أحادي الاتجاه تحت الماء ، تستخدم هذه الورقة تعديل النطاق الجانبي المزدوج وطرق إزالة التشكيل المتماسكة لتطوير دائرة محرك إرسال واستقبال مناسبة للاتصالات تحت الماء. تتميز دائرة الاتصال الصوتي تحت الماء باستخدام نطاق التردد العالي وتردد قابل للتعديل، ومناسبة لـ 0 كيلو هرتز ~ 12. محول نطاق التردد 5 ميجا هرتز لديه مسافة اتصال تصل إلى 100 متر. تشكل دائرة الإرسال والقيادة، ودائرة الاستقبال والقيادة، ومحول الإرسال والمكبر الصوتي في الدائرة معًا مجموعة من نظام الاتصالات الصوتية المائية. يستخدم النظام جهاز الإرسال والسماعة المائية باعتبارهما 'نافذة' لتبادل الإشارات، ويستخدم STM32F103RCT6 وAD9833 كمصدر إشارة الناقل، ويجمع بين مكونات المودم ذات الصلة لتحقيق اتصال مستقر وواضح في النهاية.

 

1 إنتاج محولات الطاقة

 

تشير المادة المركبة كهرضغطية 1-3 إلى مادة مكونة من أعمدة سيراميك كهرضغطية متصلة أحادية البعد ومرتبة بالتوازي في بوليمر متصل ثلاثي الأبعاد. بالمقارنة مع المواد الكهرضغطية الخزفية النقية 1-3 من المواد المركبة الكهرضغطية، فإن لها تأثيرات أفضل في اكتشاف الأضرار وإنتاج محولات الطاقة المرسلة والاستقبال. ولذلك، فإن وحدة إرسال واستقبال الموجات الصوتية لهذا النظام تعتمد محول طاقة بالموجات فوق الصوتية المستوية مصنوع من 1-3 مواد مركبة كهرضغطية تم تطويرها في المختبر، والتي تتكون من 1-3 عنصر حساس مستو مركب كهرضغطية، وطبقة مقاومة للماء ونفاذية الصوت، وسلك كهربائي، وصلب يتكون من رغوة عالية الجودة وغطاء معدني. قبل صنع محول الطاقة، من الضروري استخدام برنامج محاكاة العناصر المحدودة ANSYS لهندسة النماذج وحساب المحاكاة.

 

محاكاة 1-3 مستشعر مركب كهرضغطية

 

في برنامج محاكاة العناصر المحدودة ANSYS، قم أولاً بتعيين نوع الوحدة والكثافة ونسبة بواسون ومعامل يونغ لراتنجات الإيبوكسي، ثم قم بتعيين الكثافة ومصفوفة الصلابة ومصفوفة ثابت العزل الكهربائي ومصفوفة كهرضغطية للسيراميك الكهرضغطي. ثانيًا، قم بتعيين هيكل نموذج المادة المركبة الكهرضغطية 1-3: مستوى بطول 100 مم، وعرض 100 مم، وسمك 10 مم، حيث يكون عرض طور البوليمر 0.28 مم، وعرض عمود السيراميك الكهرضغطي 1.44 مم، والارتفاع 10 مم. بهذه الطريقة، يكون الجزء الحجمي للعمود الصغير الخزفي الكهرضغطي PZT في المادة المركبة هو 51.84%. وبما أن نموذج المادة المركبة 1-3 يحتوي على مواد ذات مرحلتين، فإن مبلغ الحساب يكون كبيرًا عند إجراء حساب المحاكاة. من أجل تقليل كمية الحساب، يتم اختيار وحدة واحدة من المادة المركبة الكهرضغطية 1-3 لحساب المحاكاة. الرسم التخطيطي لهيكل نموذج المادة المركبة الكهرضغطية 1-3 والرسم التخطيطي ثلاثي الأبعاد لعمود السيراميك الكهرضغطي هما كما يلي:

يتم ربط عناصر المواد المركبة الكهرضغطية من النوع 1-3، وتضاف شروط حدود التناظر إلى الحدود حول المحور Z (الطول) للعنصر، ويضاف جهد 1 فولت إلى السطح العلوي للسيراميك الكهرضغطي في الاتجاه الإيجابي للمحور Z، Z = 0 أضف جهدًا قدره 0 فولت إلى السطح السفلي. اضبط نوع تحليل التردد وحدد نطاق تحليل التردد (50 ~ 250 كيلو هرتز) وعدد الخطوات)، ثم حل و بعد العملية، يظهر مخطط القبول الذي تم الحصول عليه في الشكل 2. ويمكن أن نرى من الشكل 2 أن محول الطاقة يلبي متطلبات التردد، ويمكن تصنيع المكونات الحساسة وفقًا للمعلمات المحددة.

 

يتكون المستشعر المركب الكهرضغطي من النوع 1-3 من كتل سيراميك كهرضغطية بطول 100 مم وعرض 100 مم وسمك 10 مم. قم بقص اتجاهات الطول والعرض وفقًا لتصميم النموذج، ثم قم بحقن راتنجات الإيبوكسي 618. بعد الوقوف لمدة 24 ساعة، قم بإجراء نفس القطع على الجانب العكسي لتلميع راتنجات الإيبوكسي الزائدة في اتجاه السُمك لعمل نوع 1-3. مادة مركبة كهرضغطية. استخدم الكحول لتنظيف سطح المادة المركبة، ثم ضع معجون الفضة لتعويض القطب المدمر عن طريق تلميع راتنجات الإيبوكسي، وأخيرًا اجعل العنصر الحساس للمادة المركبة الكهرضغطية 1-3. استخدم محلل المعاوقة Agilent 4294A لاختبار المكونات الحساسة. تظهر نتائج الاختبار أن عرض النطاق الترددي لمستشعر المواد المركبة الكهرضغطية من النوع 1-3 هو 1 عندما يكون تردد الرنين 151 كيلو هرتز. 71 كيلو هرتز، المعاوقة الصوتية 17.47 Pa·s/m3، قيمة التوصيل 104.6 مللي ثانية، معامل الاقتران الكهروميكانيكي 0.68. عامل الجودة الميكانيكية 88. 18. نتيجة اختبار المادة الحساسة جيدة.

 

1.3 تصنيع مستو أحادي الاتجاه عالي التردد محول الطاقة الصوتية المائية تحت الماء أضف الجرافيت إلى مادة البولي يوريثين التي يكون مكونها الرئيسي هو راتنجات الإيبوكسي وحركها لصنع الطبقة المطلوبة للماء ونفاذية الصوت، وصنع القالب وفقًا لحجم محول الطاقة للصب والختم، وأخيرًا صنع محول صوتي مستو أحادي الاتجاه عالي التردد تحت الماء.

 

1. 4 اختبار أداء محول الطاقة

يتضمن اختبار أداء محول الطاقة بشكل أساسي قياس استجابة جهد الإرسال وحساسية الاستقبال وأداء الاتجاه. عادة ما يتم استخدام قياس اتجاهية محول الطاقة لرسم نمط الاتجاه الخاص به. أثناء القياس، يتم تدوير محول الطاقة قيد الاختبار لتحقيق غرض قياس استجابة إرسال محول الطاقة أو حساسية الاستقبال بزاوية السمت، ومن ثم يتم الحصول على نمط اتجاه محول الطاقة بعد التحويل

 

2 تصميم الدوائر

 

بالنظر إلى طريقة الاتصال من نقطة إلى نقطة ومعدل استخدام الطاقة، تعتمد هذه المقالة تعديل إشارة النطاق الجانبي المزدوج (DSB) وإزالة التشكيل المتماسك. ويظهر مبدأ التشكيل في المعادلة (1): uDSB = Kuc (t) uΩ (t) (1) يظهر مبدأ التشكيل في المعادلة (2): uc (t) = uDSB (t) uΩ (t) ( 2) حيث: uDSB هي الإشارة المشكَّلة؛ uc (t) هي الإشارة المعدلة؛ uΩ (t) هي الإشارة الحاملة. الوظيفة الأساسية لدائرة تعديل DSB هي المضاعف، الذي يستخدم الإشارة الحاملة لنقل المعلومات التي تحملها إشارة النطاق الأساسي. أثناء إزالة التشكيل، يتم ضرب الإشارة المعدلة بموجة حاملة لها نفس التردد والطور، ثم تمر عبر مرشح تمرير النطاق للحصول على الإشارة الأصلية. جهاز تحويل الطاقة المطلوب لنقل الإشارة يعتمد محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية المستوي المصنوع في هذه المقالة. يظهر مبدأ نظام دائرة محرك الإرسال والاستقبال.

 

2. 1 وحدة الدائرة

يستخدم الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة STM32F103RC نواة Cortex-M3، وتبلغ سرعة وحدة المعالجة المركزية القصوى له 72 ميجاهرتز. بالمقارنة مع أجهزة الكمبيوتر الصغيرة أحادية الشريحة طراز 51 و52، فإن سرعة تنفيذ التعليمات أسرع، وحجم أصغر، والتكامل سهل. AD9833 هو استهلاك منخفض للطاقة،

وحدة توليد الإشارة القابلة للبرمجة، والتي يمكن برمجتها لتوليد موجات جيبية ومربعة ومثلثة في نطاق تردد معين. منفذ FSYNC الموجود عليه هو منفذ تشغيل مستوى الإدخال، والذي يعمل بمثابة مزامنة الإطار وإشارة التمكين. عندما يكون مستوى FSYNC منخفضًا، يمكن نقل البيانات. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي AD9833 على سجل تحكم 16 بت. من خلال برمجة سجل التحكم، يمكن أن يعمل AD9833 في الحالة المطلوبة من قبل المستخدم. يؤدي استخدام الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة طراز STM32F103RC للتحكم في وحدة توليد الإشارة AD9833 إلى إنتاج تشويه أقل للموجة الجيبية. يتم تشغيل الدائرة بواسطة وحدة إمداد طاقة التحويل TPS5430، والتي يمكن أن توفر جهدًا ثابتًا 5 فولت و12 فولت، مما يتجنب التشويه وتأخير إرسال الإشارة.

 

عندما تدخل إشارة الصوت الخارجية إلى دائرة القيادة، يتم ضربها بموجة جيبية تبلغ 150 كيلو هرتز تولدها وحدة توليد الموجة الحاملة في وحدة المضاعف AD835 (خطوة تعديل النطاق الجانبي المزدوج)، ثم يقوم مرشح تمرير النطاق بتصفية جزء من ضوضاء إشارة الإخراج المضاعف. يتم تضخيم الإشارة المولدة بواسطة مضخم الطاقة ومن ثم توصيلها بمحول الإرسال، وأخيرًا ينقل محول الإرسال الإشارة إلى الماء. يمكن لتعديل النطاق الجانبي المزدوج نقل إشارة النطاق الأساسي إلى تردد الموجة الحاملة لتحقيق تعدد الإرسال وتحسين استخدام القناة؛ ثانيًا، يعمل على توسيع عرض النطاق الترددي للإشارة، وتحسين قدرة النظام على مقاومة التداخل، وتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء. في دائرة القيادة هذه، يقوم مضخم الطاقة بتضخيم الإشارة لدفع محول الطاقة إلى العمل. يمكن أن تكون إشارة الصوت الخارجية عبارة عن موسيقى يتم إجراؤها بواسطة مقبس سماعة الأذن الخاص بجهاز إلكتروني، مثل الهاتف المحمول، أو إشارة يتم تحويلها وإرسالها بواسطة صوت خارجي من خلال وحدة ميكروفون.

 

2. 3 دائرة الاستقبال والقيادة

بعد أن يرسل محول الإرسال إشارة الموجة الصوتية إلى قناة المياه، يلزم وجود دائرة محرك استقبال مقابلة لاستقبال الإشارة في قناة المياه واستعادة الإشارة المعدلة الأصلية. مبدأ عمل دائرة محرك الاستقبال المصممة في هذه المقالة. بعد أن تستقبل دائرة القيادة المستقبلة الإشارة في القناة، يتم تمريرها إلى مرشح التمرير العالي من خلال السلك عالي التردد، وتتم إزالة الضوضاء الناتجة عن الدائرة والمختلطة في القناة. ثم يتم مضاعفة هذه الإشارة والموجة الجيبية 150 كيلو هرتز في وحدة AD835 المضاعفة. يتم إرسال خرج العملية المضاعف إلى مرشح تمرير النطاق من خلال الكابل المحوري عالي التردد، ويتم تحديد الإشارة في نطاق التردد المطلوب (خطوة إزالة التشكيل المتماسكة). أخيرًا، يتم استخدام وحدة مضخم الطاقة TDA2030A لتشغيل وحدة مكبر الصوت، ويتم تشغيل الإشارة المزيل تشكيلها في شكل صوت. في هذا النظام، تحتاج كل من دائرة محرك الإرسال ودائرة محرك الاستقبال إلى استخدام وحدة تثبيت الجهد TPS5430 لضمان التشغيل المستقر والمستقر لجهد كل وحدة، والمرشحات كلها مرشحات نشطة من الدرجة الرابعة. الموجات الحاملة المستخدمة في عملية التعديل وإزالة التشكيل كلها لها نفس التردد، والتي يتم إنشاؤها بواسطة وحدة AD9833 النشطة بعد برمجتها بواسطة وحدة التحكم الدقيقة STM32F103RC.

 

3 التحقق التجريبي

3. 1 التحقق من الاتصالات الصوتية المائية

ومن أجل التحقق من وظيفة هذا النظام، تم إجراء اختبار الاتصال الصوتي تحت الماء في بحيرة يبلغ نصف قطرها حوالي 100 متر. إرسال محول المرسل ومحول المستقبل

يتم وضع أجهزة الاستقبال على التوالي على جانبي البحيرة في اتجاه القطر، متصلة على التوالي بدائرة محرك الإرسال ودائرة محرك الاستقبال. نظرًا لأن تردد الصوت البشري يقع بشكل عام في نطاق 8-10 كيلو هرتز، بما في ذلك العديد من المكونات ذات النغمة العالية، يتم اختيار الإشارة الصوتية للأغنية بشكل عشوائي كإشارة تعديل. يتم عرض الإشارة بواسطة راسم الذبذبات، وتظهر إشارة تعديل الصوت الأصلية في الشكل 7 (أ)، ويظهر إخراج إشارة الموجة الحاملة 150 كيلو هرتز بواسطة AD9833 في الشكل 7 (ب)

يتم إدخال إشارة الموجة الحاملة وإشارة تعديل الصوت إلى المضاعف لإجراء التعديل الأولي. بعد قياسها بواسطة راسم الذبذبات، تظهر إشارة خرج المضاعف في الشكل 8.

وفقًا لعرض التردد في الشكل 8، فإنه يتوافق مع قانون تعديل النطاق الجانبي المزدوج. يتم إدخال إشارة خرج المضاعف إلى مضخم الطاقة من خلال الكابل المحوري، ويتم زيادة قوة الإشارة في نطاق تشويه أصغر لدفع محول الطاقة لإخراج الإشارة. إرسال مدخلات محول الطاقة المعروضة بواسطة راسم الذبذبات. تظهر الإشارة في الشكل 9.

يمكن ملاحظة في الشكل 9 أن النتوء قد اختفى، أي أنه تم تصفية الضوضاء الناتجة عن الدائرة. يستقبل محول الطاقة المستقبل، أي الهيدروفون، الإشارة من القناة كما هو موضح في الشكل 10.

تحتوي الإشارة التي يستقبلها الهيدروفون على إشارات صوتية وضوضاء وجزء من الإشارة المتراكبة الناتجة عن تأثير تعدد المسارات في القناة، مما يؤدي إلى حدوث خلل وتداخلات في بعض أشكال موجات الإشارة. بعد تصفية الإشارة المستقبلة بواسطة مرشح تمرير عالي لإزالة ضوضاء التردد المنخفض والإشارات المتراكبة، تتم إزالة تشكيلها بموجة جيبية تبلغ 150 كيلو هرتز في نظام يتكون من مضاعف ومرشح تمرير النطاق لاستعادة إشارة النطاق الأساسي الأصلية، ويتم تشغيل مكبر الصوت بواسطة وحدة مضخم الطاقة TDA2030A. يتم بث الإشارة الصوتية الأصلية دون تشويه. إشارة البث الصوتية هي إشارة الموسيقى الأصلية. تظهر الإشارة الصوتية المستعادة بواسطة دائرة محرك الاستقبال في الشكل الموجي السفلي للشكل 11.

ويبين الشكل 11 مقارنة بين الشكلين الموجيين. يُظهر الجزء العلوي الإشارة التي يستقبلها الهيدروفون، والجزء السفلي هو الشكل الموجي للإشارة الصوتية المستعادة. تأثير استعادة الصوت جيد. تتم مقارنة الأشكال الموجية للإشارة الصوتية الأصلية والإشارة الصوتية المستعادة ومقارنتها بالصوت الأصلي وجودة الصوت الفعلية. تظهر النتيجة أن النظام يمكنه تشغيل محول طاقة صوتي مائي مستو أحادي الاتجاه عالي التردد بتردد 150 كيلو هرتز. يمكن نقل الإشارة الصوتية بجودة عالية، ويكون الصوت في نهاية البث واضحًا ومستقرًا.

 

3. 2 التحقق من إمكانية تعديل التردد

بعد التحقق من أن النظام ومحول الطاقة المطابق يعملان بشكل طبيعي، يتم إجراء تجربة ثانية للتحقق من إمكانية ضبط تردد النظام. قم ببرمجة وحدة توليد الإشارة لتعديلها لتتناسب مع محول الطاقة 300 كيلو هرتز المصنوع في المختبر. اختبار تأثير نقل الإشارة. تظهر إشارة تعديل الصوت في الشكل 12(أ)، وتظهر الإشارة الصوتية المستعادة حديثًا في الشكل 12(ب).

يمثل شكل موجة الإشارة التي اكتشفها راسم الذبذبات الإشارة الصوتية المرسلة. في الشكل 12(ب)، الجزء العلوي هو الإشارة التي يستقبلها الهيدروفون، والجزء السفلي هو شكل موجة الإشارة الصوتية المستعادة. من خلال مقارنة وتحليل الإشارات الصوتية المدخلة والمخرجة للنظام، يمكن ملاحظة أن النظام يمكنه إرسال الإشارات الصوتية بجودة عالية، أي أن النظام يمكنه التكيف مع إشارات ترددات الرنين المختلفة ضمن نطاق تردد معين.

 

3. تحليل مؤشر الأداء

بادئ ذي بدء، في ظل حالة النقل الدقيق للمعلومات عالي التردد، تبلغ مسافة انتشار هذا النظام أكثر من 100 متر عند 150 كيلو هرتز، وهو ما يتجاوز بكثير مسافة الاتصال الصوتي تحت الماء التي تقل عن 100 متر والتي تحققها العديد من أنظمة الاتصالات تحت الماء على حساب جودة نقل الإشارة. ثانيًا، من حيث أداء عرض النطاق الترددي لمعلومات الإرسال، مقارنة بالعديد من أنظمة الاتصالات الصوتية تحت الماء بعرض نطاق يبلغ حوالي 200 هرتز في السوق، يمكن أن يصل عرض النطاق الترددي للإرسال لهذا النظام إلى 1.71 كيلو هرتز، مما يتجنب إلى حد كبير تشويه الإشارات الصوتية أثناء الاتصال. وأخيرًا، فيما يتعلق بجودة الاتصال الصوتي، يتم استخدام وضوح البث الصوتي بواسطة الطرف المستقبل الأخير كمعيار للقياس. بالمقارنة مع العديد من معدات الاتصالات الصوتية للمياه المدنية ذات الضوضاء الكبيرة والإشارات غير الواضحة، تم اختبار النظام تحت نفس ظروف البحيرة. الصوت واضح ومستقر.

 

4 الاستنتاج

تصمم هذه المقالة مجموعة من دوائر الاتصال الصوتية تحت الماء بناءً على التطبيق العملي للاتصالات من نقطة إلى نقطة والاتصالات الصوتية تحت الماء. بادئ ذي بدء، استنادًا إلى النظريات ذات الصلة لتصميم محول الطاقة ونتائج المختبر، تتم محاكاة هيكل محول الطاقة بواسطة برنامج محاكاة العناصر المحدودة ANSYS، ويتم تنفيذ طريقة القطع والتعبئة باستخدام المادة الحساسة عالية الأداء PZT5-A كمرحلة مادة وظيفية سيراميكية كهرضغطية، وراتنج الإيبوكسي 618 هو طور بوليمر، مما يملأ فجوة العمود الكهرضغطي لصنع مركب كهرضغطية أحادي الاتجاه من النوع 1-3 محول مستو الصوتية المائية. بعد ذلك، تم استخدام محول الطاقة المصنع في نظام الاتصالات، وتم تطوير دائرة اتصال صوتي تحت الماء ذات هيكل مستقر واتصال واضح. يمكن لهذه الدائرة أن تحقق اتصالاً فعالاً تحت الماء، وبسبب تصميم دائرة التعديل وإزالة التشكيل والتردد القابل للتعديل لإشارة الناقل، يمكن أيضًا مطابقة الدائرة مع مسبار الموجات فوق الصوتية لتحقيق وظائف اكتشاف العيوب عن بعد وقياس المسافة.