بحث حول محول الطاقة الصوتية تحت الماء في الاتصالات البحرية

  يتضمن الغواصة الذكية الاتصال الصوتي تحت الماء، إحدى الصعوبات التقنية للتغلب على الذكاء لصيانة خطوط الأنابيب البحرية هي كيفية تحقيق نظام الاتصالات تحت الماء الذكي لإكمال التشغيل عن بعد للمنصة. نظرًا لخصوصية البيئة البحرية، تم اعتماد الاتصال اللاسلكي الصوتي تحت الماء. يختلف نظام الاتصال الصوتي تحت الماء عن نظام الاتصال اللاسلكي التقليدي، ويجب عليه نقل المعلومات من خلال قناة صوتية خاصة جدًا تحت الماء، أي من خلال وسط مياه البحر، ووسط مياه البحر معقد للغاية ومتغير. يؤدي امتصاص الطاقة الصوتية وتوسيع واجهة الموجة بواسطة الوسط أثناء عملية الانتشار إلى توهين الإشارة؛ يؤدي تشتت وانعكاس الموجات الصوتية على سطح البحر وقاع البحر إلى ظاهرة تعدد المسارات؛ وعدم التساوي محول السيراميك اسطوانة بيزوسيراميك . وهناك الكثير من الضوضاء المتداخلة تحت الماء، مما سيؤدي إلى تشويه الإشارة الصوتية تحت الماء. يكمل العمل الرئيسي في هذه الورقة البحث واختيار محولات الطاقة الصوتية تحت الماء، والتي تلعب دورًا مهمًا في عملية الاتصال، وتحدد تردد الإرسال تحت الماء للإشارات من خلال تجارب اختبار الماء.

ال محول الطاقة الخزفي ذو الأسطوانة بالموجات فوق الصوتية هو جهاز يحقق التحويل المتبادل للطاقة الكهروصوتية، ويمكن تصنيفه إلى جهاز إرسال وجهاز استقبال (أو مكبر صوت مائي) وفقًا للاستخدام. يظهر ذكاء تدفق إشارة الاتصال. يتمثل البحث الرئيسي لنظام الاتصالات هذا في إصدار بيانات الأمر من واجهة تشغيل الكمبيوتر الخاصة بالسفينة الأم أو المنصة، وتحويل الإشارة الرقمية إلى إشارة تناظرية من خلال المودم، وإرسالها إلى محول الطاقة الصوتي تحت الماء من خلال دائرة مطابقة تضخيم الطاقة لتحويلها إلى إشارة صوتية. باعتبارها اتجاهًا بحثيًا مهمًا في مجال هندسة الصوتيات المائية، تعد محولات الطاقة الصوتية تحت الماء ومصفوفاتها بمثابة استخدام شامل لتخصصات متعددة، تشمل الصوتيات المائية والفيزياء والإلكترونيات والميكانيكا وعلوم المواد وحتى الكيمياء. توفر أبحاثها ضمانًا تقنيًا مهمًا لنقل وتبادل المعلومات تحت الماء بشكل موثوق.

معلمات الأداء الرئيسية لمحول الطاقة الصوتية تحت الماء

معلمات الأداء الرئيسية لمحول الطاقة الصوتي تحت الماء التي يتم أخذها في الاعتبار عند عملية اختيار محول الطاقة الصوتي تحت الماء (1) يتم تحديد تردد تشغيل محول الطاقة وفقًا لمعادلة السونار في ظل ظروف معينة، وغيرها من العروض المهمة. تختلف المؤشرات مثل الاتجاهية وقوة الصوت المرسلة وحساسية الاستقبال باختلاف التردد. بالنسبة لجهاز الإرسال، يتم تشغيله بشكل عام على التردد الأساسي الرنيني لتحقيق نقل طاقة عالي وخصائص كفاءة عالية. بالنسبة للسماعات المائية، من المتوقع أن تعمل في نطاق تردد مع استجابة استقبال مسطحة.

عرض النطاق الترددي Δf وعامل الجودة الميكانيكية Qm

عرض النطاق الترددي Δf تتمتع المواد الخزفية الانضغاطية بالعلاقة التالية مع عامل الجودة Qm: 1Qm = Δff0، حيث f0 هو تردد الرنين الميكانيكي. ويرتبط عامل الجودة Qm بالمادة والحجم الهيكلي والفقد الميكانيكي ومقاومة الإشعاع لمحول الطاقة. كلما زاد الفقد الميكانيكي ومقاومة الإشعاع، وصغرت الكتلة المكافئة بالقرب من تردد الرنين، كلما انخفضت Qm واتسعت عرض النطاق الترددي.

استجابة جهد الانبعاث:

تعد استجابة الجهد Sv لأنبوب الأسطوانة الانضغاطية معلمة مهمة لقياس أداء النظام الصوتي الذي يشع طاقة الموجات الصوتية في الماء. يتم تعريفه عند تردد معين، ويكون محول الإرسال (أو صفيف محول الطاقة) بعيدًا عن الاتجاه المحدد (اتجاه محور الصوت). نسبة ضغط الصوت في المجال الحر Pf المنتج عند المسافة المرجعية للمركز الصوتي الفعال إلى جهد الإثارة rms V عند مدخل محول الطاقة.Sv=Pf(1m)·d0V(Pa·m/v) المسافة المرجعية d0=1m، ويتم التعبير عن ديسيبل Sv كمستوى استجابة جهد الانبعاث: SvL=20lgSv(Sv)ref(dB) القيمة المرجعية (Sv)ref=1μPa·m/v. يحتوي محول الطاقة على ميزات أخرى، مثل الاتجاهية.

محول الصوت تحت الماء، بعد الفحص والاختيار، يتم استخدام محول الطاقة للانبعاث الصوتي تحت الماء في تجربة اختبار المياه. وهو محول طاقة سيراميك كهرضغطية أسطواني تم تطويره من قبل معهد الصوتيات المائية، محولات الطاقة الخزفية الكهرضغطية هي نوع من محولات الطاقة التي تستخدم على نطاق واسع في مجال الصوتيات تحت الماء. إنها المزايا الرئيسية (1) عندما تكون في حالة الإرسال، يمكن استخدامها كمشع طاقة قوي، كما أن كفاءتها الكهروصوتية عالية أيضًا، فهي حوالي 30-70٪؛ عندما يتم استخدامها في حالة الاستقبال كمستقبل، لديها حساسية استقبال أعلى لأنبوب الأسطوانة الخزفية Pzt، حوالي عشرات إلى مئات ميكروفولت / باسكال؛ (3) يمكن استخدامه كمحول طاقة بأشكال مختلفة، مثل نوع القضيب المركب ومحولات الطاقة العمودية والكرة. إنها تتميز بخصائص الهيكل البسيط وأداء العمل المستقر. وينتج عن التسلسل الخطأ الزمني الناتج بين المقاطعتين. ثم ابدأ عدد الحلقات، أي num plus 1، عند إضافة num إلى 20، مما سيؤدي إلى إنشاء مقاطعة 1s، ثم ابدأ num Clear والوحدة الثانية زائد 1، ثم ابدأ في الحكم على الدقيقة الثانية، سواء كان سيتم حملها أو مسحها.