طراحی مدار رانندگی و دریافت بر اساس مبدل صوتی زیر آب

با شروع از نیازهای ارتباطات زیردریایی نظامی و ارتباطات زیر آب غیرنظامی، یک مسطح تک جهته مبدل هیدروآکوستیک زیر آب با فرکانس تشدید 150 کیلوهرتز ساخته شد و مدارهای درایو فرستنده و گیرنده مبدل بر اساس اصل ارتباط نقطه به نقطه طراحی شدند. مبدل آکوستیک زیر آب در ناحیه آب قرار می گیرد و به مدار متصل می شود تا عملکرد ارتباطی زیر آب در مسافت طولانی را تحقق بخشد. مدار بر روی یک پلت فرم آزمایشی خود طراحی آزمایش شد. نتایج آزمایش نشان می دهد که مبدل ساخته شده دارای پاسخ و حساسیت ولتاژ انتشار بالاتر، جهت تک، و مدار ارتباط صوتی زیر آب دارای فرکانس قابل تنظیم است و ارتباط شفاف و پایدار است. مدار ارتباط صوتی زیر آب می تواند برای ارتباطات نظامی و غیرنظامی استفاده شود و جابجایی و حمل آسان و اشکال زدایی آسان است. به دلیل جذب امواج الکترومغناطیسی، امواج نور و سایر اشکال انرژی توسط آب دریا و وجود 'مناطق همگرایی' در اعماق دریا، امواج صوتی در حال حاضر تنها شکل انرژی شناخته شده ای هستند که می توانند سیگنال ها را به صورت بی سیم در فواصل طولانی زیر آب منتقل کنند. امواج صوتی با فرکانس ارتعاش بالای 20 کیلوهرتز امواج اولتراسونیک نامیده می شوند. در مقایسه با امواج صوتی معمولی، امواج اولتراسونیک دارای جهت دهی بهتر، قدرت نفوذ قوی تر و عملکرد انعکاس بهتری هستند. بنابراین، آنها به طور گسترده در انتقال اطلاعات، تشخیص آسیب، آزمایش از راه دور و زمینه های پزشکی و بهداشتی استفاده می شوند. اما در فرآیند انتشار، اتلاف انرژی موج صوتی در کانال آب با افزایش فرکانس افزایش می یابد، به طوری که پهنای باند موجود کانال آب باریک و ظرفیت اطلاعات کم است. بنابراین، عملکرد مدار درایو فرستنده و گیرنده نقش حیاتی در کیفیت ارتباطات صوتی زیر آب دارد. در قرن گذشته، شرکت محصولات آکوستیک هریس ایالات متحده، فرانسه و بریتانیا، ارتباطات هیدروآکوستیک مناسب برای ارتباطات کشتی های زیر آب را توسعه دادند. آنها از مدولاسیون یک طرفه استفاده کردند و از هیدروفون های با حجم زیاد به عنوان 'پنجره' برای انتقال و دریافت سیگنال استفاده کردند. برای دستیابی به فاصله مشخصی از ارتباطات زیر آب، اما تجهیزات پیچیده است، مبدل بزرگ است و جهت دهی به اندازه کافی تیز نیست، برای استفاده غیرنظامی مناسب نیست. مونتاژ شده در یک سیستم ارتباطی آنالوگ مبتنی بر نرم افزار پردازش سیگنال لینوکس، در شبیه ساز کانال، ارتباطات از راه دور تحقق می یابد، اما کانال طراحی ایده آل با کانال آب واقعی متفاوت است. دیگران یک سیستم ارتباطی زیر آب را بر اساس طیف گسترده توالی نقشه برداری ترکیبی موازی، با استفاده از تراشه DSP به عنوان ماژول پردازش اطلاعات، ساخته اند، بنابراین انتقال اطلاعات با سرعت بالا و پنهان در زیر آب بین پلتفرم ها را تحقق می بخشد. با این حال، تایمر 555 به طور سنتی برای تولید موج حامل با فرکانس ارتعاش خاص برای به حرکت درآوردن مدار درایو مبدل استفاده می‌شود و پایداری فرکانس شکل موج تولید شده نسبتاً ضعیف است. و فناوری پردازش تراشه DSP اخیراً در حال ظهور الگوریتم های پیچیده ای دارد و باید برای آب های مختلف انجام شود. تغییر محاسبات پیچیده و جبران خسارت برای ارتقاء مقیاس بزرگ در زمینه غیرنظامی مناسب نیست. علاوه بر این، پروب های مورد استفاده در دستگاه های گیرنده سیگنال مدار ارتباطی که توسعه یافته اند به اندازه کافی تیز نیستند، توان متمرکز نیست و پهنای باند نسبتاً باریک است که برای انتقال و دریافت سیگنال مناسب نیست. با این حال، اکثر فرستنده‌های التراسونیک برای عملیات کانال آب مناسب نیستند و نمی‌توانند نیازهای واقعی غیرنظامی و نظامی را برآورده کنند.

 

1) بر اساس حجم کم مبدل آکوستیک یک طرفه زیر آب ، این مقاله از مدولاسیون باند دو طرفه و روش‌های دمودولاسیون منسجم برای توسعه مدار درایو انتقال و دریافت مناسب برای ارتباطات زیر آب استفاده می‌کند. مدار ارتباط صوتی زیر آب دارای استفاده از باند فرکانس بالا و قابل تنظیم فرکانس است، مناسب برای 0 کیلوهرتز ~ 12. مبدل فرکانس 5 مگاهرتز دارای فاصله ارتباطی تا 100 متر است. مدار فرستنده و محرک، مدار گیرنده و محرک و مبدل فرستنده و هیدروفون در مدار با هم مجموعه ای از سیستم ارتباطی هیدروآکوستیک را تشکیل می دهند. این سیستم از فرستنده و هیدروفون به عنوان 'پنجره' برای تبادل سیگنال استفاده می کند، از STM32F103RCT6 و AD9833 به عنوان منبع سیگنال حامل استفاده می کند و اجزای مودم مربوطه را ترکیب می کند تا در نهایت به ارتباط پایدار و واضح دست یابد.

 

1 تولید مبدل

 

مواد مرکب پیزوالکتریک 1-3 به ماده ای اطلاق می شود که توسط ستون های سرامیکی پیزوالکتریک متصل یک بعدی که به صورت موازی در یک پلیمر متصل سه بعدی قرار گرفته اند تشکیل شده است. در مقایسه با مواد پیزوالکتریک خالص سرامیکی 1-3 مواد کامپوزیت پیزوالکتریک، تأثیرات بهتری در تشخیص آسیب و تولید مبدل های ارسال کننده و گیرنده دارد. بنابراین، ماژول فرستنده و گیرنده موج صوتی این سیستم از یک مبدل اولتراسونیک مسطح ساخته شده از 1-3 مواد کامپوزیت پیزوالکتریک توسعه یافته در آزمایشگاه استفاده می کند که از یک عنصر حساس مسطح کامپوزیت پیزوالکتریک 1-3، یک لایه نفوذپذیر صدا ضد آب، یک سرب الکترود و یک پوشش فلزی با کفی سخت تشکیل شده است. قبل از ساخت مبدل، لازم است از نرم افزار شبیه سازی المان محدود ANSYS برای معماری مدل و محاسبه شبیه سازی استفاده شود.

 

شبیه سازی 1-3 سنسور کامپوزیت پیزوالکتریک

 

در نرم افزار شبیه سازی المان محدود ANSYS ابتدا نوع واحد، چگالی، نسبت پواسون و مدول یانگ رزین اپوکسی را تنظیم کنید و چگالی، ماتریس سختی، ماتریس ثابت دی الکتریک و ماتریس پیزوالکتریک سرامیک پیزوالکتریک را تنظیم کنید. ثانیاً، ساختار مدل مواد مرکب پیزوالکتریک 1-3 را تنظیم کنید: صفحه ای با طول 100 میلی متر، عرض 100 میلی متر و ضخامت 10 میلی متر، که در آن عرض فاز پلیمری 0.28 میلی متر، عرض ستون سرامیکی پیزوالکتریک 1. 44 میلی متر ارتفاع است. به این ترتیب، کسر حجمی ستون کوچک سرامیکی پیزوالکتریک PZT در ماده کامپوزیت 51.84٪ است. از آنجایی که مدل ماده کامپوزیت 1-3 حاوی مواد دو فازی است، هنگام انجام محاسبات شبیه سازی، مقدار محاسبه زیاد است. به منظور کاهش مقدار محاسبه، یک واحد از مواد مرکب پیزوالکتریک 1-3 برای محاسبه شبیه سازی انتخاب می شود. نمودار ساختاری مدل مواد مرکب پیزوالکتریک 1-3 و نمودار سه بعدی ستون سرامیکی پیزوالکتریک به شرح زیر است:

عناصر مواد کامپوزیتی پیزوالکتریک نوع 1-3 مشبک می شوند و شرایط مرزی تقارن به مرز حول محور Z (طول) عنصر اضافه می شود و ولتاژ 1 ولت به سطح بالایی سرامیک پیزوالکتریک در جهت مثبت محور Z اضافه می شود. محدوده تحلیل فرکانس (50 ~ 250 کیلوهرتز) و تعداد مراحل)، و سپس حل و پس از پردازش، نمودار پذیرش به دست آمده در شکل 2 نشان داده شده است. از شکل 2 می توان دریافت که مبدل الزامات فرکانس را برآورده می کند و اجزای حساس را می توان با توجه به پارامترهای تنظیم شده ساخت.

 

سنسور کامپوزیت پیزوالکتریک نوع 1-3 از بلوک های سرامیکی پیزوالکتریک به طول 100 میلی متر، عرض 100 میلی متر و ضخامت 10 میلی متر ساخته شده است. طبق طرح مدل در جهات طول و عرض برش بزنید و سپس رزین اپوکسی 618 را تزریق کنید. پس از 24 ساعت ایستادن، همان برش را در سمت عقب انجام دهید تا رزین اپوکسی اضافی در جهت ضخامت پولیش شود تا از نوع 1-3 بسازید. مواد کامپوزیت پیزوالکتریک برای تمیز کردن سطح مواد کامپوزیت از الکل استفاده کنید و برای جبران الکترود تخریب شده توسط صیقل دادن رزین اپوکسی از خمیر نقره استفاده کنید و در نهایت عنصر کامپوزیت 1-3 پیزوالکتریک را حساس کنید. برای تست قطعات حساس از تحلیلگر امپدانس Agilent 4294A استفاده کنید. نتایج آزمایش نشان می دهد که پهنای باند سنسور مواد مرکب پیزوالکتریک نوع 1-3 زمانی که فرکانس تشدید 151 کیلوهرتز باشد 1 است. 71 کیلوهرتز، امپدانس صوتی 17. 47 Pa·s/m3، مقدار رسانایی 104. 6 mS، ضریب جفت الکترومکانیکی 0. 68. ضریب کیفیت مکانیکی 88 است. 18. نتیجه آزمایش مواد حساس خوب است.

 

1.3 ساخت مسطح تک جهتی فرکانس بالا مبدل هیدروآکوستیک زیر آب گرافیت را به پلی یورتان که جزء اصلی آن رزین اپوکسی است اضافه کنید و هم بزنید تا لایه ضدآب لازم برای نفوذ صدا ایجاد شود و قالب را متناسب با اندازه مبدل برای ریختن و آب بندی درست کنید و در نهایت یک مبدل آکوستیک مسطح زیر آب با فرکانس بالا یک طرفه درست کنید.

 

1. 4 تست عملکرد مبدل

آزمایش عملکرد مبدل عمدتاً شامل اندازه گیری پاسخ ولتاژ انتقال آن، حساسیت دریافت و عملکرد جهت دهی است. اندازه گیری جهت یک مبدل معمولاً برای ترسیم الگوی جهت دهی آن استفاده می شود. در طول اندازه گیری، مبدل مورد آزمایش برای رسیدن به هدف اندازه گیری پاسخ ارسال مبدل یا حساسیت دریافت با زاویه آزیموت چرخانده می شود و سپس الگوی جهت مبدل پس از تبدیل به دست می آید.

 

2 طراحی مدار

 

با در نظر گرفتن روش ارتباط نقطه به نقطه و نرخ استفاده از توان، این مقاله مدولاسیون سیگنال دو طرفه (DSB) و دمدولاسیون منسجم را اتخاذ می کند. اصل مدولاسیون در معادله (1) نشان داده شده است: uDSB = Kuc (t) uΩ (t) (1) اصل دمودولاسیون در معادله (2) نشان داده شده است: uc (t) = uDSB (t) uΩ (t) (2) جایی که: uDSB سیگنال مدوله شده است. uc (t) سیگنال مدوله شده است. uΩ (t) سیگنال حامل است. عملکرد اصلی مدار مدولاسیون DSB یک ضرب کننده است که از سیگنال حامل برای انتقال اطلاعات حمل شده توسط سیگنال باند پایه استفاده می کند. در طی دمودولاسیون، سیگنال مدوله شده توسط حاملی با فرکانس و فاز یکسان ضرب می شود و سپس از فیلتر باند گذر عبور می کند تا سیگنال اصلی به دست آید. دستگاه تبدیل انرژی مورد نیاز برای انتقال سیگنال از مبدل اولتراسونیک مسطح ساخته شده در این مقاله استفاده می کند. اصل سیستم مدار درایو گیرنده و فرستنده نشان داده شده است.

 

2. 1 ماژول مدار

میکرو کامپیوتر تک تراشه STM32F103RC از هسته Cortex-M3 استفاده می کند و حداکثر سرعت CPU آن 72 مگاهرتز است. در مقایسه با میکروکامپیوترهای تک تراشه مدل 51 و 52، سرعت اجرای دستورالعمل سریعتر، حجم کمتر و ادغام آسان است. AD9833 مصرف برق کم است،

ماژول تولید سیگنال قابل برنامه ریزی، که می تواند برای تولید امواج سینوسی، مربعی و مثلثی در یک محدوده فرکانس مشخص برنامه ریزی شود. پورت FSYNC روی آن، درگاه ماشه سطح ورودی است که به عنوان سیگنال همگام سازی فریم و فعال سازی عمل می کند. وقتی FSYNC کم است، داده ها قابل انتقال هستند. علاوه بر این، AD9833 دارای یک رجیستر کنترل 16 بیتی است. با برنامه نویسی رجیستر کنترل، AD9833 می تواند در حالت مورد نیاز کاربر کار کند. استفاده از میکرو کامپیوتر تک تراشه مدل STM32F103RC برای کنترل ماژول تولید سیگنال AD9833 اعوجاج موج سینوسی کمتری ایجاد می کند. مدار توسط ماژول منبع تغذیه سوئیچینگ TPS5430 تغذیه می شود که می تواند ولتاژهای پایدار 5 ولت و 12 ولت را فراهم کند و از اعوجاج و تاخیر در انتقال سیگنال جلوگیری کند.

 

هنگامی که سیگنال صوتی خارجی وارد مدار درایو می شود، با موج سینوسی 150 کیلوهرتز تولید شده توسط ماژول تولید حامل در ماژول ضریب AD835 (مرحله مدولاسیون باند دو طرفه) ضرب می شود و سپس فیلتر باند گذر بخشی از نویز سیگنال خروجی ضریب را فیلتر می کند. سیگنال تولید شده توسط تقویت کننده قدرت تقویت شده و سپس به مبدل فرستنده متصل می شود و در نهایت مبدل فرستنده سیگنال را به داخل آب منتقل می کند. مدولاسیون باند دو طرفه می تواند سیگنال باند پایه را به فرکانس حامل برای دستیابی به مالتی پلکس شدن و بهبود استفاده از کانال منتقل کند. ثانیا، پهنای باند سیگنال را افزایش می دهد، توانایی ضد تداخل سیستم را بهبود می بخشد و نسبت سیگنال به نویز را بهبود می بخشد. در این مدار محرک، تقویت کننده قدرت سیگنال را تقویت می کند تا مبدل را به کار بیاندازد. سیگنال صوتی خارجی می تواند موسیقی باشد که توسط جک هدفون یک دستگاه الکترونیکی، مانند تلفن همراه، یا سیگنالی باشد که توسط صدای خارجی از طریق یک ماژول میکروفون تبدیل و هدایت می شود.

 

2. 3 مدار دریافت و رانندگی

پس از اینکه مبدل فرستنده سیگنال موج صوتی را به کانال آب ارسال کرد، یک مدار درایو گیرنده مربوطه برای دریافت سیگنال در کانال آب و بازیابی سیگنال مدوله شده اولیه مورد نیاز است. اصل کار مدار درایو گیرنده که در این مقاله طراحی شده است. پس از اینکه مدار درایو گیرنده سیگنال را در کانال دریافت کرد، از طریق سیم فرکانس بالا به فیلتر بالا گذر منتقل می شود و نویز ایجاد شده توسط مدار و مخلوط در کانال حذف می شود. سپس این سیگنال و موج سینوسی 150 کیلوهرتز در ماژول ضریب AD835 ضرب می شود. خروجی عملیات ضریب از طریق کابل فرکانس بالا کواکسیال به فیلتر باند گذر منتقل می شود و سیگنال در محدوده فرکانس مورد نیاز انتخاب می شود (مرحله دمودولاسیون منسجم). در نهایت، از ماژول تقویت کننده قدرت TDA2030A برای درایو ماژول بلندگو استفاده می شود و سیگنال دمودوله شده به صورت صوتی پخش می شود. در این سیستم، هم مدار درایو فرستنده و هم مدار درایو گیرنده نیاز به استفاده از ماژول تثبیت کننده ولتاژ TPS5430 برای اطمینان از عملکرد پایدار و پایدار ولتاژ هر ماژول دارند و فیلترها همگی فیلترهای فعال درجه 4 هستند. امواج حامل مورد استفاده در فرآیند مدولاسیون و دمودولاسیون همگی دارای فرکانس یکسانی هستند که پس از برنامه ریزی توسط میکروکنترلر STM32F103RC توسط ماژول فعال AD9833 تولید می شود.

 

3 تأیید تجربی

3. 1 تأیید ارتباط هیدروآکوستیک

به منظور بررسی عملکرد این سیستم، آزمایش ارتباط صوتی زیر آب در دریاچه ای به شعاع حدود 100 متر انجام شد. مبدل فرستنده و مبدل گیرنده را انتقال دهید

گیرنده ها به ترتیب در دو طرف دریاچه در جهت قطر قرار می گیرند که به ترتیب به مدار درایو فرستنده و مدار درایو گیرنده متصل می شوند. از آنجایی که فرکانس صدای انسان به طور کلی در محدوده 8 تا 10 کیلوهرتز است، که شامل بسیاری از مؤلفه‌های فراتون می‌شود، سیگنال صوتی یک آهنگ به‌طور تصادفی به عنوان سیگنال مدولاسیون انتخاب می‌شود. سیگنال توسط یک اسیلوسکوپ نمایش داده می شود، سیگنال مدولاسیون صوتی اصلی در شکل 7(a) نشان داده شده است، و خروجی سیگنال حامل 150 کیلوهرتز توسط AD9833 در شکل 7(b) نشان داده شده است.

سیگنال حامل و سیگنال مدولاسیون صوتی برای انجام مدولاسیون اولیه به ضریب ورودی وارد می شوند. پس از اندازه گیری توسط اسیلوسکوپ، سیگنال خروجی ضریب در شکل 8 نشان داده شده است.

با توجه به نمایش فرکانس در شکل 8، با قانون مدولاسیون باند دو طرفه مطابقت دارد. سیگنال خروجی ضریب از طریق کابل کواکسیال به تقویت کننده قدرت وارد می شود و قدرت سیگنال در محدوده اعوجاج کوچکتر افزایش می یابد تا مبدل را به سمت خروجی سیگنال سوق دهد. ورودی مبدل فرستنده توسط اسیلوسکوپ نمایش داده می شود. سیگنال در شکل 9 نشان داده شده است.

در شکل 9 مشاهده می شود که سوراخ ناپدید شده است، یعنی نویز ایجاد شده توسط مدار فیلتر شده است. مبدل گیرنده، یعنی هیدروفون، سیگنال را از کانال دریافت می کند که در شکل 10 نشان داده شده است.

سیگنال دریافتی توسط هیدروفون حاوی سیگنال های صوتی، نویز و بخشی از سیگنال روی هم قرار گرفته ناشی از اثر چند مسیری در کانال است که در نتیجه در برخی از شکل موج های سیگنال دچار اشکال و همپوشانی می شود. پس از فیلتر شدن سیگنال دریافتی توسط یک فیلتر بالا گذر برای حذف نویزهای فرکانس پایین و سیگنال های روی هم قرار گرفته، با یک موج سینوسی 150 کیلوهرتز در سیستمی متشکل از یک ضریب و یک فیلتر باند گذر برای بازیابی سیگنال اصلی باند پایه دمدوله می شود و بلندگو توسط ماژول تقویت کننده توان TDA2 به حرکت در می آید. سیگنال صوتی اصلی بدون اعوجاج پخش می شود. سیگنال صوتی پخش شده سیگنال اصلی موسیقی است. سیگنال صوتی بازیابی شده توسط مدار درایو گیرنده در شکل موج پایینی شکل 11 نشان داده شده است.

شکل 11 مقایسه دو شکل موج را نشان می دهد. قسمت بالایی سیگنال دریافتی توسط هیدروفون را نشان می دهد و قسمت پایینی شکل موج سیگنال صوتی بازیابی شده است. اثر بازیابی صدا خوب است. شکل موج سیگنال صوتی اصلی و سیگنال صوتی بازیابی شده با صدای اصلی و کیفیت صدای واقعی مقایسه و مقایسه می شود. نتیجه نشان می‌دهد که این سیستم می‌تواند یک مبدل هیدروآکوستیک مسطح با فرکانس بالا ۱۵۰ کیلوهرتز را هدایت کند. سیگنال صوتی را می توان با کیفیت بالا منتقل کرد و صدا در انتهای پخش واضح و پایدار است.

 

3. 2 تأیید قابلیت تنظیم فرکانس

پس از تأیید اینکه سیستم و مبدل منطبق به طور عادی کار می کنند و کار می کنند، آزمایش دوم برای تأیید تنظیم فرکانس سیستم انجام می شود. ماژول تولید سیگنال را طوری برنامه ریزی کنید که آن را طوری تغییر دهد که با مبدل 300 کیلوهرتز ساخته شده در آزمایشگاه مطابقت داشته باشد. آزمایش اثر انتقال سیگنال سیگنال مدولاسیون صوتی در شکل 12(a) نشان داده شده است، و سیگنال صوتی تازه بازسازی شده در شکل 12(b) نشان داده شده است.

شکل موج سیگنال شناسایی شده توسط اسیلوسکوپ نشان دهنده سیگنال صوتی ارسال شده است. در شکل 12(b)، قسمت بالایی سیگنال دریافتی توسط هیدروفون و قسمت پایینی شکل موج سیگنال صوتی بازیابی شده است. با مقایسه و تجزیه و تحلیل سیگنال های صوتی ورودی و خروجی سیستم می توان دریافت که سیستم می تواند سیگنال های صوتی را با کیفیت بالا ارسال کند، یعنی سیستم می تواند با سیگنال های فرکانس های رزونانس مختلف در محدوده فرکانسی مشخصی سازگار شود.

 

3. تجزیه و تحلیل شاخص عملکرد

اول از همه، در شرایط ارسال دقیق اطلاعات با فرکانس بالا، فاصله انتشار این سیستم بیش از 100 متر در 150 کیلوهرتز است که بسیار بیشتر از فاصله ارتباط صوتی زیر آب کمتر از 100 متر است که توسط بسیاری از سیستم های ارتباطی زیر آب به قیمت کیفیت انتقال سیگنال به دست آمده است. ثانیاً، از نظر عملکرد پهنای باند اطلاعات انتقال، در مقایسه با بسیاری از سیستم‌های ارتباطی صوتی زیر آب با پهنای باند حدود 200 هرتز در بازار، پهنای باند انتقال این سیستم می‌تواند به 1.71 کیلوهرتز برسد که تا حد زیادی از اعوجاج سیگنال‌های صوتی در حین ارتباط جلوگیری می‌کند. در نهایت، از نظر کیفیت ارتباط صوتی، وضوح صدای پخش شده توسط آخرین گیرنده به عنوان استاندارد اندازه گیری استفاده می شود. در مقایسه با بسیاری از تجهیزات ارتباط صوتی آب غیرنظامی با نویز زیاد و سیگنال‌های نامشخص، این سیستم تحت شرایط دریاچه مشابه آزمایش می‌شود. صدا واضح و پایدار است.

 

4 نتیجه گیری

این مقاله مجموعه ای از مدارهای ارتباط صوتی زیر آب را بر اساس کاربرد عملی ارتباط نقطه به نقطه و ارتباطات صوتی زیر آب طراحی می کند. ابتدا بر اساس تئوری های مربوطه طراحی مبدل و نتایج آزمایشگاهی، ساختار ترانسدیوسر توسط نرم افزار شبیه سازی المان محدود ANSYS شبیه سازی شده و روش برش و پرکردن با استفاده از ماده حساس با کارایی بالا PZT5-A به عنوان فاز ماده کاربردی سرامیک پیزوالکتریک، پلیمر عملکردی مجدد، فاز اپوکسی، اپوکسی، فاز اپوکسی، فاز پرکننده اپوکسی، epox. ستون پیزوالکتریک برای ساخت مبدل مسطح هیدروآکوستیک کامپوزیت پیزوالکتریک 1-3 یک جهته. سپس مبدل ساخته شده در سیستم ارتباطی مورد استفاده قرار گرفت و یک مدار ارتباطی صوتی زیر آب با ساختار پایدار و ارتباط شفاف ایجاد شد. این مدار می تواند ارتباط موثر زیر آب را تحقق بخشد و به دلیل طراحی مدار مدولاسیون و دمودولاسیون و فرکانس قابل تنظیم سیگنال حامل، مدار را می توان با پروب اولتراسونیک نیز مطابقت داد تا عملکردهای تشخیص عیب از راه دور و اندازه گیری فاصله را درک کند.