~!phoenix_var121_0!~~!phoenix_var121_1!~ ~!phoenix_var122_0!~ ~!phoenix_var122_1!~ ~!phoenix_var122_2!~

 

 

~!phoenix_var127_0!~ ~!phoenix_var127_1!~

 

بعد ذلك، يتم تغيير حمل الضغط على السطح الخارجي لنموذج الغلاف الكروي للهيدروفون إلى 1 ميجا باسكال، ويتم إجراء تحليل التواء القيمة الذاتية على أساس نتائج التحليل الثابت الهيكلي. يظهر الشكل 3 التشوه الكلي لوضع الإبزيم من الدرجة الأولى للغلاف الكروي للهيدروفون.

يمكن أن نرى من الشكل 3 أن التشوه يحدث بشكل رئيسي في نصف الكرة السفلي، لأنه كلما كانت القشرة الكروية أرق، كلما كان الاستقرار أسوأ. عامل حمل الإبزيم من الدرجة الأولى هو 680.35، وبالتالي فإن قيمة محاكاة ضغط عدم الاستقرار الحرج للغلاف الكروي للهيدروفون هي 680.35 ميجا باسكال، وهو أعلى قليلاً من الضغط الحرج لعدم الاستقرار المحيطي المحسوب بواسطة صيغة 611.6 ميجا باسكال. لذلك، يمكن للغلاف الكروي للهيدروفون المتجه أن يتحمل ضغطًا خارجيًا قدره 30 ميجا باسكال دون فشل الاستقرار.

 

4.6 إنتاج الهيدروفونات المتجهة

الأصداف النصف كروية العلوية والسفلية لل مستشعر الموجه المائي بواسطة أدوات آلة CNC. تتم معالجة المادة مصنوعة من سبائك الألومنيوم 7075-T6، والسطح مؤكسد لتشكيل طبقة واقية من أكسيد كثيف لتحسين صلابة السطح ومنع تآكل مياه البحر. يظهر الشكل 4 المجسم المائي الكروي المتجه للاهتزاز المشترك. بعد القياس الفعلي، تبلغ كتلته 274.7 جم، وكثافته 1.40 × 103 كجم/م3. نصف القطر الخارجي للهيدروفون المتجه هو Ro = 36 مم، وبالاستبدال في المعادلة (4)، يدعم حجم هذا الهيدروفون الحد الأعلى لتردد عمله fmax = 2653 هرتز. لسهولة الاستخدام، قم بتقريب الحد الأعلى لتردد العمل إلى 3000 هرتز. في هذا الوقت، kRo=0.45239، نسبة الكثافة 0r / r =1.40، استبدال المعادلتين (1) و (2) في المعادلتين (1) و (2) للحصول على v/v0=0.77، الحد الأقصى لفرق الطور هو 0.15 درجة فقط ، وهو ما يلبي متطلبات التطبيق.

 

5 اختبار أداء الهيدروفونات الموجهة

من أجل التحقق مما إذا كان الأداء الصوتي ومقاومة الضغط للهيدروفون ناقل الاهتزاز الكروي المصمم والمصنع يفي بالمتطلبات، يتم وضع عينات الهيدروفون في أنبوب الموجة الدائمة لاختبارات الحساسية والاتجاه، ويتم إجراء اختبار الضغط الثابت في الأوتوكلاف.

 

5.1 اختبار الحساسية

حساسية مقياس التسارع الكهرضغطي ثلاثي المحاور المستخدم في الاهتزاز المشترك هيدروفون ناقل تحت الماء في هذه المقالة هو Ma=2500 mV/g. يتم التعبير عن حساسية سرعة الاهتزاز لمكبر الصوت المتجه بشكل عام من خلال حساسية ضغط الصوت في المجال الحر المكافئة Mp. هناك علاقة التحويل التالية بين Mp وMa. يمكن الحصول على استبدال القيمة المقاسة الفعلية لمتوسط ​​كثافة الهيدروفون في المعادلة (3) | v/v0|=0.7895، باستبدال هذه القيمة في المعادلة (16)، يمكن الحصول على العلاقة بين حساسية ضغط الصوت المكافئ النظري للمكبر المائي المتجه وتردد الموجة الصوتية، كما هو موضح في الخط الأسود الصلب في الشكل 5. عند 500 هرتز، تبلغ الحساسية النظرية لقناة المتجه للمكبر المائي المتجه -187.4 ديسيبل (0 ديسيبل re 1V/μPa، باستثناء عامل التضخيم الخاص بالمكبر الصوتي المدمج). المضخم)، مما يزيد من الحساسية بمقدار 6 ديسيبل لكل أوكتاف. يتم اختبار حساسية سرعة الاهتزاز لمكبر الصوت المتجه في أنبوب الموجة الدائمة باستخدام طريقة المقارنة، ويبلغ نطاق التردد الفعال لأنبوب الموجة الدائمة 100 ~ 1000 هرتز. تظهر النتائج المقاسة لحساسية كل قناة من مكبر الصوت الناقل الكروي للاهتزاز المشترك في الشكل 5 مع نقاط النجمة الحمراء. ويمكن ملاحظة أن المنحنيات المقاسة لحساسية القنوات المتجهة الثلاث تتوافق بشكل أساسي مع المنحنيات النظرية. تبلغ حساسيات القنوات X وY وZ عند 500 هرتز -188.9 و-188.1 و-187.6 ديسيبل على التوالي. لا يتجاوز خطأ اتساق الحساسية لكل قناة متجهة في نطاق تردد القياس dB 1,2؛ يتم استخدام طريقة المربع الأصغر للعثور على الميل المجهز بمنحنى الحساسية للقنوات الثلاث، ويكون الحد الأقصى للفرق بين بيانات حساسية القنوات الثلاث والمنحدر المقابل أقل من 0.8 ديسيبل، أي أن عدم استقرار مستوى الحساسية للهيدروفون أقل من 0.8 ديسيبل؛ وتزداد الحساسية بمقدار 6 ديسيبل لكل أوكتاف، وهو ما يتوافق مع الاتجاه النظري.

 

5.2 اختبار الاتجاهية

 

ينبغي نظريًا أن يكون للقنوات المتجهة الثلاث للهيدروفون الموجه الكروي المشترك الاهتزاز اتجاه جيب تمام مستقل عن التردد. يتم استخدام طريقة الدوران لقياس اتجاهية الهيدروفون الناقل الكروي المشترك الاهتزاز في أنبوب الموجة الدائمة، والفاصل الزاوي لاختبار الدوران هو 0.4 درجة. تم اختبار اتجاهية القنوات X وY وZ عند 100 و500 و1000 هرتز على التوالي. أظهرت النتائج أن القنوات X وY وZ لها اتجاهية جيب تمام جيدة عند نقاط التردد الثلاثة. يظهر الشكل 6 منحنيات الاتجاهية للقنوات X وY وZ عند 500 هرتز. ويمكن ملاحظة أن الحد الأدنى لعمق الحفرة لمنحنى اتجاهية القناة X هو 34.1 ديسيبل، والحد الأدنى لعمق الحفرة لمنحنى اتجاهية القناة Y هو 29.8 ديسيبل. الحد الأدنى لعمق الحفرة لمنحنى اتجاهية القناة هو 38.9 ديسيبل. نظرًا لأن الإشارة الناتجة عن الموجة الصوتية على القناة المراد قياسها عندما يكون الموجه المائي عند النقطة المقعرة صغيرة للغاية، فإن نظام التدوير لا يتوقف عندما يعمل نظام الاختبار، ويتم نقل الاهتزاز الميكانيكي والضوضاء لنظام التدوير مباشرة إلى المتجه من خلال زنبرك التعليق. في الهيدروفون، غالبًا ما تكون الإشارة المولدة على القناة المراد قياسها أكبر بكثير من الإشارة الصوتية، وبالتالي فإن عمق الحفرة الذي تم الحصول عليه عن طريق القياس يكون أقل بكثير من القيمة الفعلية. ومع ذلك، فإن أصغر عمق حفرة في القنوات المتجهة الثلاث يصل إلى 29.8 ديسيبل، وهو ما يمكنه تلبية متطلبات التطبيق.

 

5.3 تحمل اختبار الجهد

تم إجراء اختبار الضغط الثابت للهيدروفون الكروي المشترك الاهتزاز في الأوتوكلاف. وفقًا للمواصفة GB 150.1، بالنسبة للاختبار الهيدروليكي لأوعية الضغط الخارجية، يجب أن يؤخذ 1.25 مرة من الضغط التصميمي كضغط اختبار. يبلغ الضغط التصميمي للمكبر المائي المتجه 30 ميجا باسكال، لذلك يتم ضبط الحد الأقصى للضغط لاختبار الضغط على 37.5 ميجا باسكال. أثناء الاختبار، تمت محاكاة وضع الضغط لانزلاق الهيدروفون على طول الملف الجانبي للطائرة الشراعية تحت الماء. أولاً تم زيادة الضغط إلى 37.5 ميجا باسكال بسرعة ثابتة، وتم الحفاظ على الضغط لمدة نصف ساعة، ثم تم تحرير الضغط ببطء، وتم زيادة الضغط إلى 37.5 ميجا باسكال بسرعة ثابتة مرة أخرى، وتكررت الدورة 5 مرات. لم يكن هناك انخفاض مفاجئ في الضغط في الأوتوكلاف أثناء عملية الضغط بأكملها. ولم يتضرر مظهر عينتي الهيدروفون قبل وبعد الضغط، وكان الوزن هو نفسه. ثم تم إعادة اختبار الأداء الصوتي للهيدروفون في أنبوب الموجة الدائمة. وأظهرت نتائج الاختبار أن الهيدروفون يعمل بشكل طبيعي بعد القمع، وأن حساسيته واتجاهه كانت في الأساس هي نفسها قبل القمع. لقد ثبت أن الهيدروفونات الكروية المتجهة ذات الاهتزاز المشترك يمكنها تحمل ضغط ماء يبلغ 37.5 ميجا باسكال.

 

6 الاستنتاج

وفقًا لمتطلبات مقاومة الضغط والأداء الصوتي لمكبر صوت متجه ذو عمق كبير، تقترح هذه الورقة طريقة تصميم للغلاف الكروي ذو الحد الأدنى من متوسط ​​كثافة الضغط لمكبر صوت ناقل كروي مشترك الاهتزاز، والذي له أهمية توجيهية نظرية مهمة لتحقيق الهندسة. تم تحليل وحساب المواد الهندسية النموذجية لأعماق البحار، واختيار سبائك الألومنيوم 7075T6 كمادة للغلاف المقاوم للضغط للمكبر الصوتي المتجه؛ اعتمد أسلوب تصميم الغلاف الكروي المقاوم للضغط ذو الحد الأدنى من الكثافة، من خلال الحسابات النظرية ومحاكاة العناصر المحدودة، لتحديد قوة واستقرار الغلاف. لقد اجتاز تصميم وتنفيذ هيدروفون ناقل الاهتزاز المشترك ذو العمق الكبير اختبار ضغط الماء بمقدار 37.5 ميجا باسكال؛ تدعم الأبعاد الخارجية للهيدروفون المتجه الحد الأعلى لتردد عمله حتى 3000 هرتز، والحساسية -188 ديسيبل@500 هرتز، وخطأ اتساق الحساسية للقنوات الثلاث أقل من 1.2 ديسيبل، وتقلبات الحساسية جميعها أقل من 0.8 ديسيبل. إن اتجاهية القنوات الثلاث هي الرقم المثالي ثمانية. وفي حالة ضجيج الدوران الميكانيكي، تكون نقطة التقعر والعمق أعلى أيضًا من 29.8 ديسيبل.