مقاومة العزل ومتوسط ​​عمر الهيدروفونات الخزفية الكهرضغطية

1 متوسط ​​عمر الهيدروفون
حسب نظرية الموثوقية تم اختبار منتجات محولات الطاقة القرصية الكهرضغطية في نفس الظروف، وتم قياس إجمالي بيانات العمر. بعد ذلك، فإن MTTF لمتوسط ​​وقت ما قبل الخطأ هو حيث r(t) هو العدد التراكمي لحالات فشل المنتج خلال ساعات العمل من 0 إلى t. عندما يخضع توزيع عمر المنتج للتوزيع الأسي، فإن MTTF الخاص به هو مقلوب معدل الفشل π (احتمال فشل المنتج في العمل في وقت معين ووحدة الوقت بعد ذلك الوقت)، أي 1/ . يمكن للهواتف المائية استخدام MTTF لتمثيل متوسط ​​عمرها. في الهندسة، غالبًا ما يتم استخدام متوسط ​​العزل لجميع الهيدروفونات الموجودة في الدفعة، ويتم تقليل المقاومة Rm إلى الوقت Tav لمعيار الخطأ Rfc كمتوسط ​​العمر. في قيمة Rfc، كانت بعض السماعات المائية معيبة. على الرغم من أن الهيدروفونات الأخرى يمكن أن تعمل بشكل طبيعي، إلا أن حساسيتها ستنخفض بشكل حاد في نطاق التردد المنخفض، مما سيكون له تأثير خطير على أداء مصفوفة الاستقبال. ولذلك، ينبغي استبداله في أقرب وقت ممكن. .

2 مقاومة العزل المائي

2.1 آلية وقانون تراجع مقاومة العزل

2.2 مقاومة العزل وحساسية الهيدروفونات

من تحليل الدائرة المكافئة، يمكن اعتبار مقاومة عزل الهيدروفون موازية لطرفي الهيدروفون. مع زيادة عدد جزيئات الماء التي تتخلل سطح عنصر السيراميك الانضغاطي والماء الداخلي من خلال مادة التغطية المانعة للماء وطبقة الترابط، ستنخفض مقاومة العزل Rm للهيدروفون بشكل مستمر. سيؤدي خفض Rm إلى مستوى معين إلى تقليل حساسية الهيدروفون. كلما انخفض تردد التشغيل، زاد التخفيض في M. يمكن إعطاء مخطط الدائرة المكافئ لمكبر الصوت الخزفي الكهرضغطي في شكل مصدر تيار ثابت، ويمكن أيضًا تقديمه في شكل مصدر جهد ثابت. مصدر الجهد الثابت هو مخطط دائرة مكافئ يوضح نتائج المحاكاة والقياس الفعلي لتقليل حساسية مكبر الصوت تحت مقاومات العزل المختلفة. تثبت كل من الحسابات النظرية والقياسات الفعلية أنه كلما كانت السعة الثابتة للهيدروفون أصغر، زاد تأثير النقص في Rm على M. نظرًا لأن السعة الثابتة للهيدروفون قيد الاختبار كبيرة جدًا، تصل إلى 100000 pF، فإن انخفاض مقاومة العزل Rm له تأثير صغير نسبيًا على حساسيته. عندما يكون Rm ≥ 10 kΩ، يكون التأثير على M ضئيلًا؛ عندما يكون Rm < 10 kΩ، سيكون له تأثير كبير على M، ويتم الحكم على الهيدروفون على أنه خطأ. نحن نطلق على قيمة مقاومة العزل التي تحدد خطأ الهيدروفون قيمة الخطأ Rf. في المثال أعلاه، الترددات اللاسلكية = 10 كيلو أوم. 

من الواضح، إذا كانت السعة الثابتة للهيدروفون هي 10000 pF، فسوف تتأثر الحساسية بشكل كبير عندما تكون مقاومة العزل أقل من 100 كيلو أوم. في هذا الوقت، Rf = 100 كيلو أوم. بناءً على النتائج السابقة وقيمة حساسية الهيدروفون التي يسمح بها جهاز السونار، يمكن تحديد معيار الفشل Rfc. يجب أن يكون Rfc أكبر بـ 10 مرات من Rf، وذلك للتأكد من أن متوسط ​​مقاومة العزل لجميع الهيدروفونات الموجودة في المصفوفة قريب من Rfc، وعدد الهيدروفونات التي تكون مقاومة عزلها Rm أقل من Rf، أي أن عدد الهيدروفونات الخاطئة أجش. ضمن النطاق المسموح به من قبل الجهاز بأكمله. بالإضافة إلى ذلك، تم تركيب الهيدروفون أسفل خط الماء للسفينة. بمجرد العثور على خلل في المضخم المائي، فمن الضروري عمومًا الانتظار حتى ترسو السفينة لتنفيذ استبدال المضخم المائي، لذلك يكون هناك تأخير. خلال فترة التأخير هذه، ستستمر مقاومة عزل الهيدروفون في الانخفاض. لذلك، يجب ضبط معيار Rfc للخطأ على مستوى أعلى لضمان إمكانية استخدام الهيدروفون بشكل طبيعي قبل الاستبدال. بالإضافة إلى ذلك، فإن مقاومة عزل المضخم المائي لها علاقة كبيرة بدرجة الحرارة المحيطة، ويجب أخذها في الاعتبار بشكل كامل عند تحديد معيار الخطأ Rfc للمضخم المائي.

2.3 العلاقة بين مقاومة العزل ودرجة الحرارة المحيطة

مقاومة العزل يرتبط محول الطاقة القرصي الخزفي ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة المحيطة: ترتفع درجة الحرارة المحيطة، وتقل مقاومة العزل، وقد أثبتت كل من النظرية وعدد كبير من الممارسات أن العلاقة بين مقاومة العزل Rm للهيدروفون الخزفي الكهرضغطي. تشبه درجة الحرارة المحيطة العلاقة بين وقت الاستخدام والقانون الأسي. في الصيغة، Rmo هي مقاومة العزل المقاسة عند درجة الحرارة المرجعية t0؛ k3 هو معامل درجة الحرارة من النوع I. وبالمثل، يمكن أيضًا كتابة الصيغة المذكورة أعلاه بشكل أكثر ملاءمة وبديهية، k4 = exp(−k3)، وهو معامل درجة الحرارة من النوع الثاني، ثم mo R ≈ R k، هيدروفون سيراميك كهروضغطي من تيتانات الباريوم. نتائج المحاكاة والنتائج المقاسة للعلاقة بين مقاومة العزل ودرجة الحرارة المحيطة. نتائج القياس قريبة من نتائج المحاكاة، k4 = 0.94 ~ 0.95 / 1 درجة مئوية. تظهر نتائج المحاكاة ونتائج قياس العلاقة بين مقاومة العزل للهيدروفون السيراميكي الكهرضغطي PZT ودرجة الحرارة المحيطة. نتائج الاختبار قريبة أيضًا من نتائج المحاكاة، k4=0.90~0.94/1 درجة مئوية. العلاقة بين مقاومة العزل للهيدروفون الخزفي الكهرضغطي ووقت الاستخدام لا رجعة فيها؛ خلاف ذلك، فإن العلاقة بين مقاومة العزل للهيدروفون السيراميكي الكهرضغطي ودرجة الحرارة المحيطة تكون قابلة للعكس، أي عندما تعود درجة الحرارة المحيطة إلى قيمتها الأصلية، فإن عزلها.

وستعود المقاومة أيضًا إلى قيمتها الأصلية. تختلف مقاومة العزل للهيدروفون بشكل كبير مع درجة الحرارة المحيطة. لكل زيادة بمقدار 11 درجة مئوية في درجة الحرارة المحيطة، تقل مقاومة العزل بمقدار النصف تقريبًا. بالمقارنة مع الهيدروفون الخزفي الكهروضغطي من تيتانات الباريوم المعدل، فإن مقاومة العزل للهيدروفون الخزفي الكهرضغطي PZT ستتغير أكثر مع درجة الحرارة المحيطة. تختلف قواعد الاختلاف المذكورة أعلاه باختلاف الأنواع والمواصفات المختلفة للمواد السيراميكية الكهرضغطية ذات الهياكل المختلفة ومواد الطلاء المقاومة للماء المختلفة، والتي يجب تحديدها عن طريق التجارب. عند تحديد معيار الفشل Rfc لمكبر الصوت الخزفي الكهرضغطي، يجب مراعاة العلاقة بين مقاومة عزل المضخم المائي ودرجة الحرارة المحيطة بشكل كامل. بالنسبة للمعدات ذات متطلبات الموثوقية العالية، يجب تحديد RFC الخاص بالمكبر الصوتي الداعم عند أعلى درجة حرارة محيطة (على سبيل المثال، 30 درجة مئوية). وبالتالي، عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة، ستزداد مقاومة عزل الهيدروفون ولن تؤثر على الاستخدام العادي.