Typy a konstrukce podvodních akustických měničů(1)

Zvukové vlny jsou jedinými nosiči, které si lidé osvojili pro přenos informací a energie na velké vzdálenosti v rozlehlém moři. lidé používají elektromagnetické vlny k vývoji radarů. Podobně lidé využívají k rozvoji zvukové vlny jako nosiče informací podvodní akustický měnič . Elektronické zařízení pro polohovací, identifikační a komunikační sonar. Tváří v tvář širému oceánu jsou ramena Sonaru důležitým posláním: je oslovit všechny kouty širého moře, identifikovat různé věci, sdělit lidem pravou tvář podmořského světa, pomoci lidem prozkoumat záhady oceánu. Aby se staly podvodní komunikační navigací, jsou v oblastech akvakultury, rybolovu, rozvoje mořských zdrojů, mořského geologického a geomorfologického průzkumu, vojenských zbraní atd. Důvodem, proč se zvukové vlny stávají nejlepším podvodním nosičem informací, je to, že zvukové vlny ve vodním prostředí mají nejmenší koeficient útlumu ve srovnání s jinými fyzikálními poli, jako jsou elektromagnetické vlny, a lze je získat na velké vzdálenosti. Tato výhoda dělá sonar, který pozoruje pod vodou od počátečního použití ultrazvukových vln. Cíl začíná a dále se vyvíjí. V současné době je rozsah pracovních frekvencí sonaru rozšířen na široký rozsah. Aktivní sonar je od desítek hertzů do několika desítek megahertzů. Nízká frekvence pasivního sonaru byla rozšířena do infrazvukového rozsahu. V tak širokém frekvenčním pásmu podle předpisů. Forma signálu budí důležité zařízení, které generuje zvukové vlny a snímá a přijímá zvukové vlny ve vodě bez zkreslení. Toto se nazývá sonarový převodník nebo sonarové pole. Tato zařízení jsou předním vybavením sonarového systému. Jsou také 'oknem' pro sonarový systém pro interakci a výměnu informací s vodním médiem. Jsou to sonarový systém, takže sonarový převodník nebo sonarové pole je živě označováno jako 'oči a uši' sonarového systému. S neustálým rozšiřováním oblasti použití sonarové technologie, zlepšování vojenské konfrontace a operačních potřeb se v nekonečném proudu objevily nové principy, nové technologie a nové sonarové vybavení. Vývoj nové sonarové technologie vedl k rychlému rozvoji podvodní ultrazvukových snímačů . technologie Stejné technologické průlomy v oblasti převodníků a vývoj nových materiálů, nových mechanismů a nových strukturálních převodníků také učinily sonarovému systému nový vzhled. Zde je stručný přehled vývoje technologie převodníků, včetně nového hydroakustického převodníku z materiálu, nové struktury a nového mechanismu hydroakustického převodníku, nového hydrofonu, technologie širokopásmového převodníku atd.

 Nový materiál podvodní akustický měnič :

The Piezoelektrické měniče ADCP je zařízení, které implementuje přeměnu energie v sonarovém systému. Existuje speciální materiál se schopností přeměňovat energii. Tento materiál se nazývá funkční materiál. Mezi funkční materiály použité na výrobu měniče patří především piezoelektrické materiály (jako jsou piezoelektrické krystaly, piezoelektrická keramika, piezoelektrické polymery atd.) a magnetostrikční materiály (jako je nikl, kobalt, slitina niklu a železa, ferit, feroslitina vzácných zemin atd.), k realizaci vzájemné přeměny elektrické energie a magnetického pole využívají piezoelektrický efekt a mechanický efekt magnetostrikčního pole. Průlom v technologii měničů je zásadně určován technologickými průlomy ve funkčních materiálech. Technické úspěchy v různých oblastech funkčních materiálů přinesly v posledních letech také vývoj technologie převodníků. V roce 1963 Dr. Clark objevil, že materiály vzácných zemin řady lanthanoidů mají úžasné magnetostrikční vlastnosti, ale nebyly uvedeny do praktického použití, protože Curieův bod je nižší než pokojová teplota. bylo zjištěno, že prvky vzácných zemin a železo složené z binárních, ternárních nebo kvartérních slitin mají také supermagnetostrikční vlastnosti při pokojové teplotě. Nejreprezentativnější slitinou zeminy je Terfenol (složky Tb, Dy, Fe).

Stal se novým funkčním materiálem, kterému se od 80. let minulého století dostalo velké pozornosti. feroelektrický monokrystal křemičitan bismutitý magnát-titan olova (PMN-PT) a citrát olovnatý-citrát olova (PZN-PT), je nový typ kompozitního perovskitového krystalového materiálu, který je také náhlým vzestupem. Nová třída funkčních materiálů se slibnými aplikacemi. Předtím se nikl běžně používal v materiálech snímačů hloubky. V roce 1917 použil francouzský vědec Lang Zhiwan křemenný krystal k výrobě sonarového měniče, čímž se vytvořil precedens pro aplikaci piezoelektrických materiálů na sonar ve 40. letech 20. století, BaTiO se silnými piezoelektrickými vlastnostmi. Piezokeramika byla úspěšně vyvinuta a široce používána v sonarových systémech během druhé světové války; Piezoelektrická keramika PZT vyvinutá v 50. letech kompenzovala Ba-TiO, keramiku s jejich širokým rozsahem provozních teplot a vynikající účinností elektromechanické konverze. Nedostatky materiálu slitiny vzácných zemin, který byl kdysi preferovaným materiálem pro hydroakustické měniče, jsou větší při nízkých teplotách než při pokojové teplotě, jako je Tb a Dy0 při 77 K. Magnetostrikční deformace materiálu má maximální hodnotu 0,65 %, zatímco Tefenol-D má magnetostrikční deformaci 0,25 % při pokojové teplotě.

O ultrazvukovém hydroakustickém měniči, tyčový materiál ze slitiny vzácných zemin je umístěn do komory se studeným vzduchem a je cirkulován a chlazen chladicí věží chladničky. Studená plynová komora je opatřena stejnosměrným magnetickým polem s předpětím a budícím magnetickým polem cívky supravodivého materiálu a magnetostrikční tyč je buzena, aby generovala natahovací vibrace a prochází strojem. Přechod se přenáší na vyzařovací povrch pístu a vyzařovací povrch pístu tlačí vodní médium, aby generovalo záření tlakové vlny. Vakuová komora je navržena v konstrukci, účelem je izolovat vedení tepla. Vnější stěna vakuové komory je tvarovaný tlakově odolný kryt, který odolá tlaku 10 atmosfér. Hlavní technické parametry jsou následující: rezonanční frekvence 430Hz, maximální hladina zdroje zvuku 181,4dB, účinnost cca 25%. Tento typ převodníku je komplikovaný ve výrobním procesu. V posledních letech jsou lidé stále ochotni používat materiály Terfenol-D, které pracují při pokojové teplotě, vyřazují některé magnetostrikční kmeny a nahrazují je novými strukturami pro dosažení radiačního výkonu. 

Následuje stručný úvod k pokroku ve výzkumu několika strukturálních magnetostrikčních materiálů pro podvodní akustický měnič s. Podélný měnič má jednoduchou strukturu a magnetostrikční tyč je kombinována s přední radiační hlavou a ocasní hmotou, aby vytvořily jednorozměrný vibrační systém. Přední radiační hlava je obecně z lehkého materiálu a ocasní část je obecně z hustého materiálu pro dosažení radiačního povrchu a většího vibračního posunu. Představeny jsou dva druhy podélných snímačů vyvinuté s materiály Terfenol-D. Jedním je obecný podélný měnič s rezonanční frekvencí 1200 Hz, akustickým výkonem 3 kW a hmotností měniče 60 kg. Druhým jsou dva konce tyče ze vzácných zemin. Jsou navrženy jako rozšířené dvoukoncové vyzařující podélné měniče s rezonanční frekvencí 400 Hz, zvukovým výkonem 1,5 kW a hmotností měniče 100 kg. Kruhový
ultrazvukový snímač hloubky se skládá z řady tyčí ze vzácných zemin obklopujících pravidelný mnohoúhelník a řady kruhových povrchů pro radiální vysokovýkonné akustické záření buzené přechodem. Která vyvinula řadu vzácných zemin nízkofrekvenčních vysokovýkonných toroidních měničů s rezonanční frekvencí 200 Hz (vnitřní průměr 0,56 m, vnější průměr 0,94 m, výška 0,37 m, hladina zdroje zvuku 193 dB, hmotnost) 410 kg) a měnič s rezonanční frekvencí 10 Hz, průměr zdroje zvuku 30 Hz.5 m hmotnost 5t).