Рэзанансная характарыстыка цыліндрычнага п'езаэлектрычнага пераўтваральніка (2)

Канструкцыя гэтага цыліндрычнага пераўтваральніка заключаецца ў рэалізацыі электраакустычнага пераўтварэння з выкарыстаннем вібрацыі таўшчыні элемента з кампазітнага матэрыялу 1-3-2 для атрымання аднастайнай накіраванасці ў гарызантальным кірунку. Разліковая частата пераўтваральніка складае 74 кГц. Каб прааналізаваць і прагназаваць рэзанансную частату п'езаэлектрычнага пераўтваральніка, для мадэлявання пераўтваральніка выкарыстоўваецца праграмнае забеспячэнне аналізу канчатковых элементаў. Адна восьмая цыліндрычнага масіва  Выбіраецца п'езакераміка матэрыялу PZT , гэта значыць мадэлюецца адзін кавалак паласы кампазітнага матэрыялу 1-3-2 і падкладкі. Памер кампазітнага матэрыялу сапраўды такі ж, як і сапраўдны памер узору. Вонкавы дыяметр падкладкі складае 60 мм, таўшчыня сценкі трубы - 5 мм, а вышыня - 15 мм. На малюнку паказаны рэжым вібрацыі па таўшчыні аднаго элемента пераўтваральніка, яго рэзанансная частата роўная 73,9 кГц.

Прадукцыйнасць рэзанансу двух пераўтваральнікаў у басейне глушыцеля была вымерана эксперыментальна, і крывыя допуску двух пераўтваральнікаў былі амаль аднолькавымі, так што вытворчы працэс быў магчымым і ўзоры мелі добрую паслядоўнасць. Прадстаўлена крывая адмітансу вады аднаго з цыліндрычных п'езаэлектрычных пераўтваральнікаў, вымераная прэцызійным аналізатарам імпедансу. Рэзанансная частата складае 72 кГц. Параўнанне двух малюнкаў паказвае, што вынікі вымярэнняў у вадзе вельмі блізкія да вынікаў мадэлявання. Гэта паказвае, што частата вібрацыі ўзору цыліндрычнага пераўтваральніка ў асноўным адпавядае канструктыўным патрабаванням.

 вымярэнне прадукцыйнасці пераўтваральніка

Сістэма аўтаматычнай акустычнай каліброўкі выкарыстоўвалася для вымярэння прадукцыйнасці двух кампазітных цыліндрычных водных акустычных пераўтваральнікаў, такіх як характарыстыка напругі перадачы, адчувальнасць напругі прыёму і накіраванасць. Частата вымярэння складала ад 20 да 100 кГц. Эксперымент праводзіўся ў басейне глушэння Цэнтра акустычных вымярэнняў радыёзавода Great Wall. Характарыстыкі двух пераўтваральнікаў падобныя, а адносныя адхіленні знаходзяцца ў межах 5%. Выступленне аднаго з в п'езаэлектрычная стужка з матэрыялу PZT41 . Для аналізу абраная Рэакцыя напружання перадачы змяняецца ў залежнасці ад частаты. Максімальнае значэнне складае 139 дБ, а паласа прапускання 3 дБ складае 7 кГц. Прыёмная адчувальнасць пераўтваральніка вымяраецца ў дыяпазоне частот ад 20 да 60 кГц, а яго адчувальнасць да прыёмнага напружання складае -212. (Хвалістая глеба 4 дБ). Вынікі вымярэння накіраванасці пераўтваральніка паказваюць, што пераўтваральнік у асноўным мае гарызантальную накіраванасць 360, але ваганні вялікія, галоўным чынам таму, што інтэрвал паміж элементамі масіва пераўтваральніка занадта вялікі. Плошча выпраменьвання п'езаэлемента невялікая. Дыяграма вертыкальнай накіраванасці паказвае, што шырыня прамяня 3 дБ у вертыкальным кірунку пераўтваральніка складае 12 °.

У п'езаэлектрычным кампазітным цыліндрычным пераўтваральніку кампазітны элемент мае таўшчыню 10 мм, а калі дыяметр п'езацыліндру складае 70 мм, рэзанансная частата складае каля 72 кГц. Калі таўшчыня кампазітнага п'езаэлемента памяншаецца і дыяметр цыліндру, рэзанансная частата матэрыял п'езадыскавага пераўтваральніка можа быць дадаткова павялічаны, так што, калі дыяметр пераўтваральніка большы, можна атрымаць больш высокую рэзанансную частату, тым самым паляпшаючы чыстую п'езаэлектрычнасць. Калі п'езакерамічны цыліндрычны пераўтваральнік мае больш высокую рэзанансную частату, яго аб'ём меншы і яго цяжка апрацоўваць. У той жа час кампазітны цыліндрычны пераўтваральнік 1-3-2 мае большае паляпшэнне прапускной здольнасці, чым п'езаэлектрычны керамічны цыліндрычны пераўтваральнік той жа частаты, а характарыстыка напругі выпраменьвання параўнальная з характарыстыкай п'езакерамікі.

Паколькі канструктыўная структура п'езаэлектрычнага пераўтваральніка нязначна адрозніваецца ад структуры пасля вырабу, а вытворчы працэс патрабуе паляпшэння, прадукцыйнасць пераўтваральніка крыху ніжэйшая за чаканы вынік разліку. Акрамя таго, плошча выпраменьвання элементаў масіва пераўтваральніка малая, і энергія вібрацыі кожнага элемента масіва размяркоўваецца па акружнасці, што прыводзіць да зніжэння адчувальнасці прыёму. Аднак за кошт павелічэння плошчы выпраменьвальнай паверхні элемента рашоткі, памяншэння таўшчыні элемента рашоткі і памяншэння адлегласці паміж элементамі рашоткі адчувальнасць прыёму пераўтваральніка можа быць палепшана, а таксама можа быць палепшана аднастайнасць гарызантальнай арыентацыі пераўтваральніка.