Vývoj podvodního akustického převodníku v aplikaci podvodní detekce

The podvodní akustický snímač je hlavním nástrojem, který využívá zvukové vlny k detekci, identifikaci a lokalizaci podvodních cílů nebo ke komunikaci a odesílání zpráv pod vodou. Převodník se používá k vysílání zvukových vln se nazývá vysílač. Když je měnič ve stavu vyzařování, přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii a poté na akustickou energii. V současnosti mají konvenční prvky pole měničů navržené s piezoelektrickými materiály, zejména nízkofrekvenční měniče, velký objem a hmotnost díky svým konstrukčním charakteristikám, které nejen zvyšují náklady na výrobu, použití a údržbu, ale také nabízejí speciální vlastnosti platformy. Požadavky a omezuje rozsah a formu formace, čímž omezuje taktiku a technické ukazatele. Jak vyřešit problém s velikostí a formou akustického pole, jak sjednotit konstrukční návrh nízkofrekvenčních a vysokofrekvenčních sonarových polí a na základě nové struktury prvků pole kombinací velkokapacitních konformních polí pro zlepšení zvuku Různé technické indikátory Naji Array jsou nepochybně naléhavou potřebou dát hru naší armádě na bojové schopnosti platformy a podvodních zbraní.

 

1 Nový typ piezoelektrického kompozitního měniče

Obrázek 3.1 Prvek pole a pohled v řezu na piezoelektrický kompozitní měnič Moon bud

Obrázek 3.2 Prvek pole a pohled v řezu na činelový převodník

Typ Moonbud piezoelektrický podvodní akustický měnič (obr. 3.1) a činelový piezoelektrický kompozitní měnič (obr. 3.2) jsou nejreprezentativnějšími flextenzními měniči, na které se v současnosti v zahraničí zaměřuje pozornost. Piezoelektrické kompozitní měniče těchto dvou struktur jsou pojmenovány podle tvaru jejich kovových koncovek. Dutina kovového uzávěru struktury měsíčního pupenu je typu měsíčního pupenu, zatímco dutina kovového koncového krytu struktury činelu je typu činelu a dutina je vzduchová. Všechny jsou vyrobeny z kompozitu kovu a piezoelektrické keramiky. Kovovo-piezoelektrické keramické kompozitní materiály jsou kombinovány s piezoelektrickou keramikou prostřednictvím deskovitých, skořepinových a čepicovitých kovů, aby se změnilo rozložení napětí uvnitř keramiky, čímž se zlepšuje výkon piezoelektrických materiálů. Jeho hlavními přednostmi jsou jednoduchý design, snadné zpracování a nízká cena. Piezoelektrický kompozitní měnič Moon bud a činelový piezoelektrický kompozitní měnič vykazují dobrý piezoelektrický výkon. Tato struktura mění rozložení napětí na keramickém rozhraní prostřednictvím přeměny napětí mezi kovem ve tvaru čepičky a keramickým rozhraním a činí kompozitní materiál Podélný piezoelektrický výkon a příčný piezoelektrický výkon vytvářejí aditivní efekt, čímž výrazně zlepšují výkon piezoelektrické vazby dh materiálu. Mezi nimi je dh kompozitního materiálu struktury měsíčních pupenů 10-20krát vyšší než u piezoelektrické keramiky. Struktura uzávěru může být 30-40krát vyšší než u piezoelektrické keramiky. Srovnání výkonu měsíčních pupenů a kovových piezoelektrických keramických kompozitů a piezoelektrické keramiky ve tvaru čepičky je uvedeno v tabulce 3.1.

 

2 Činelový měnič

Obrázek 4.1 Pohled v řezu na základní strukturu prvku pole činelového měniče

Obrázek 4.2 Radiální posunutí keramického čipu prvku činelové řady se transformuje na posunutí ve směru tloušťky kovového krytu

Struktura prvku pole: Základní struktura prvku pole je znázorněna na obrázku 4.1. Vzniká spojením dvou kusů plechu vylisovaného do tvaru činelu a piezoelektrického keramického plechu. Materiálem plechu může být titanová slitina, mosaz, legovaná ocel atd. Použití titanové slitiny jako materiálu plechu může způsobit, že prvek činelu bude mít větší odolnost vůči tlaku vody. Pro průměr prvku dp=10mm je činelový podvodní akustický měnič odolá tlaku v hloubce 600 metrů. Materiály ze slitiny titanu jsou však dražší než materiály z mosazi a legované oceli. Materiály z titanové slitiny jsou proto relativně omezené, když se nebere v úvahu hloubka vody. Ve srovnání s materiály z legované oceli mají mosazné prvky činelového pole lepší piezoelektrické vlastnosti, když jsou současně aplikovány na prvky činelového pole. Mezi materiály piezoelektrické keramiky dále patří především PZT-4, PZT-8 a PZT-5. Pokud se jako vysílací snímače používají činelové snímače, jako přijímací snímače se běžně používají piezoelektrické snímače PZT-4 a PZT-8. Při použití se běžně používá piezoelektrická keramika PZT-5. Pracovní princip: Když je napětí přivedeno na dva póly prvku činelové řady, piezoelektrická keramika bude vytvářet podélné a příčné vibrace. Podélné vibrace piezoelektrické keramiky způsobují, že dvě kovové desky prvku pole přímo vytvářejí podélné posunutí; Boční posun způsobí, že se kovový plech stlačí nebo roztáhne v radiálním směru. Díky speciálnímu tvaru činelu to také způsobuje podélné posunutí horní části plechu, jak je znázorněno na obrázku 4.2. Jak podélné, tak radiální posunutí piezoelektrické keramiky způsobí, že kovová koncovka vytvoří podélné posunutí, a výsledkem superpozice dvou posunutí je posunutí kovové koncovky, což má za následek zesílení posunutí kovové koncovky.

 

3 Charakteristika a aplikační vyhlídky činelu piezoelektrický podvodní akustický měnič

3.1 Vlastnosti činelového piezoelektrického měniče

1) Prvek pole má malou velikost, vysoký statický tlak a piezoelektrický koeficient, snadno se přizpůsobí vodnímu médiu a má velmi velkou šířku pásma; mezi nimi konstrukce prvků konkávního pole a speciální konstrukce hydrostatického vyvážení se používají k překonání limitu pracovní hloubky základního pole.

2) Poskytněte typ komplexně použitelných akustických senzorů a polí pro podvodní platformy a podvodní zbraně. Tento typ akustického pole má malé rozměry, nízkou hmotnost a má širokou škálu aplikací. Tvrzení.

3) Vzhledem k malým a lehkým vlastnostem nového pole činelů jej lze sestavit ve velkém měřítku.

4) Použijte teorii návrhu prvků činelového pole a speciální software ke sjednocení struktury pole každého frekvenčního pásma do struktury činelu různých měřítek, aby bylo možné každé frekvenční pásmo optimalizovat a rozvíjet

Vyhýbá se také zbytečným a únavným testům a tvoří rychlou a jednotnou novou metodu návrhu a vývoje činelového pole. Pomocí této metody budou kromě vývoje produktů s podobnými pracovními frekvencemi vyvíjeny také nové prvky nízkofrekvenčních, vysokofrekvenčních polí a základní pole, která pracují v různých frekvenčních pásmech.

 

3.2 Vyhlídky na uplatnění

1) Komunikace pod vodou: Vzhledem k tomu, že snímač činelového sonaru má vlastnosti malé velikosti, nízké hmotnosti, snadného nasazení, vysoké citlivosti atd., prvky pole činelových sonarů lze zformovat do lineárního pole pro podvodní komunikaci nebo jako podvodní komunikační systémová jednotka vytváří podvodní komunikační síť pro realizaci velkoplošné a dálkové podvodní komunikace a může okamžitě měnit polohu pod vodou, aby bylo možné rychle měnit podvodní komunikaci.

2) Používá se pro navádění torpéd: Činelový sonar má vysokou citlivost příjmu. Činelové sonary lze použít na pasivní torpéda, aby bylo možné sledovat a navádět torpéda.

3) Používá se pro sonar přijímající ponorky: prvky pole sonarů činelů lze zformovat do společného pole, které může být uspořádáno na hlavě nebo na boku ponorky pro provádění funkcí detekce a polohování.

4) Ostatní: lze použít jako tažný sonar, sonar proti minám, ponorný sonar atd.