انواع و طرح های مبدل های صوتی زیر آب (1)

امواج صوتی تنها حاملی هستند که انسان برای انتقال اطلاعات و انرژی در فواصل طولانی در دریای وسیع تسلط یافته است. مردم از امواج الکترومغناطیسی برای توسعه رادارها استفاده می کنند. به طور مشابه، مردم از امواج صوتی به عنوان حامل اطلاعات برای توسعه استفاده می کنند آکوستیک زیر آب مبدل تجهیزات الکترونیکی برای موقعیت یابی، شناسایی و سونار ارتباطی. در مواجهه با اقیانوس وسیع، شانه های سونار یک ماموریت مهم است: رسیدن به تمام گوشه های دریای وسیع، شناسایی چیزهای مختلف، گفتن چهره واقعی دنیای زیر آب به مردم، کمک به مردم برای کشف اسرار اقیانوس. برای تبدیل شدن به ناوبری ارتباطی زیر آب، آنها در زمینه‌های آبزی پروری، شیلات، توسعه منابع دریایی، اکتشافات زمین‌شناسی و ژئومورفولوژی دریایی، سلاح‌های نظامی و غیره هستند. به دست آمده است. این مزیت باعث می شود سونار که زیر آب را با استفاده اولیه از امواج اولتراسونیک مشاهده کند. هدف شروع می شود و به رشد خود ادامه می دهد. در حال حاضر، محدوده فرکانس کاری سونار به طیف گسترده ای گسترش یافته است. سونار فعال از ده ها هرتز تا چند ده مگاهرتز است. فرکانس پایین سونار غیرفعال به محدوده مادون صوت گسترش یافته است. در چنین باند فرکانسی گسترده، طبق مقررات. شکل سیگنال دستگاه مهمی را تحریک می کند که امواج صوتی تولید می کند و حس می کند و امواج صوتی را در آب بدون اعوجاج دریافت می کند. این مبدل سونار یا آرایه سونار نامیده می شود. این دستگاه ها تجهیزات جلویی سیستم سونار هستند. آنها همچنین 'پنجره' برای سیستم سونار برای تعامل و تبادل اطلاعات با رسانه آبی هستند. آنها سیستم سونار هستند، بنابراین مبدل سونار یا آرایه سونار به وضوح به عنوان 'چشم و گوش' سیستم سونار نامیده می شود. با گسترش مستمر حوزه کاربرد فناوری سونار، بهبود نیازهای عملیاتی و رویارویی نظامی دارای اصول جدیدی است، فناوری‌های جدید و تجهیزات جدید سونار در جریانی بی‌پایان پدیدار شده‌اند. توسعه فن آوری جدید سونار باعث توسعه سریع آن شده است مبدل اولتراسونیک زیر آب تکنولوژی همین پیشرفت‌های تکنولوژیک در زمینه مبدل‌ها و توسعه مواد جدید، مکانیسم‌های جدید و مبدل‌های ساختاری جدید، سیستم سونار را به ظاهر جدیدی تبدیل کرده است. در اینجا مروری کوتاه بر توسعه فناوری مبدل است، که شامل مبدل هیدروآکوستیک مواد جدید، ساختار جدید و مکانیسم جدید مبدل هیدروآکوستیک، هیدروفون جدید، فناوری مبدل پهن باند و غیره است.

 مواد جدید مبدل آکوستیک زیر آب :

این مبدل های پیزوالکتریک ADCP وسیله ای است که تبدیل انرژی را در سیستم سونار انجام می دهد. ماده خاصی با قابلیت تبدیل انرژی وجود دارد. به این ماده ماده کاربردی می گویند. مواد کاربردی مورد استفاده برای ساخت مبدل عمدتاً شامل مواد پیزوالکتریک (مانند کریستال‌های پیزوالکتریک، سرامیک‌های پیزوالکتریک، پلیمرهای پیزوالکتریک و غیره) و مواد مغناطیسی (مانند نیکل، کبالت، آلیاژ نیکل-آهن، فریت، اثر خاکی کمیاب، پیزوالکتریک و آلیاژ آنها) است. اثر مغناطیسی برای تحقق تبدیل متقابل بین انرژی میدان الکتریکی، انرژی میدان مغناطیسی و انرژی مکانیکی. پیشرفت در فناوری مبدل اساساً توسط پیشرفت های فناوری در مواد کاربردی تعیین می شود. در سال‌های اخیر، دستاوردهای فنی در زمینه‌های مختلف مواد کاربردی نیز باعث توسعه فناوری مبدل شده است. در سال 1963، دکتر کلارک کشف کرد که مواد خاکی کمیاب سری لانتانید دارای خواص مغناطیسی انقباض شگفت انگیزی هستند، اما از آنها استفاده عملی نشده است زیرا نقطه کوری کمتر از دمای اتاق است. مشخص شد که عناصر خاکی کمیاب و آهن متشکل از آلیاژهای دوتایی، سه تایی یا چهارتایی نیز در دمای اتاق دارای خواص ابرمغناطیسی انسدادی هستند. معرف ترین آلیاژ خاک ترفنول (اجزای Tb، Dy، Fe) است.

این ماده به یک ماده کاربردی جدید تبدیل شده است که از دهه 1980 بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فروالکتریک تک کریستال بیسموت منیزیم سیلیکات مگنت سرب تیتانات (PMN-PT) و سرب بیسموت سیترات سرب تیتانات (PZN-PT)، نوع جدیدی از مواد کریستال پروسکایت کامپوزیت است که افزایش ناگهانی نیز دارد. دسته جدیدی از مواد کاربردی با کاربردهای امیدوارکننده. قبل از این، نیکل معمولاً در مواد مبدل عمق یاب استفاده می شد. در سال 1917، دانشمند فرانسوی لانگ ژیوان از کریستال کوارتز برای ساخت مبدل سونار استفاده کرد، که سابقه ای را برای کاربرد مواد پیزوالکتریک روی سونار در دهه 1940 ایجاد کرد. سرامیک های پیزوالکتریک PZT که در دهه 1950 ساخته شدند، Ba-TiO را جبران کردند، سرامیک هایی با محدوده دمای عملیاتی گسترده و راندمان تبدیل الکترومکانیکی عالی. کاستی‌های مواد آلیاژ خاکی کمیاب، که زمانی ماده ترجیحی برای مبدل‌های هیدروآکوستیک بود، در دماهای پایین بیشتر از دمای اتاق هستند، مانند Tb و Dy0 در 77 K. کرنش مغناطیسی ماده حداکثر مقدار 0.65% دارد، در حالی که Tefenol-D دارای کرنش مغناطیسی 25% در دمای اتاق 0 است.

درباره مبدل هیدروآکوستیک اولتراسونیک، مواد میله آلیاژ خاکی کمیاب در محفظه هوای سرد قرار می گیرد و توسط برج خنک کننده یخچال به گردش در می آید و خنک می شود. محفظه گاز سرد با یک میدان مغناطیسی بایاس DC و یک میدان مغناطیسی تحریکی توسط سیم پیچ ماده ابررسانا ارائه می شود و میله مغناطیسی برای ایجاد ارتعاش کششی برانگیخته می شود و از دستگاه عبور می کند. انتقال به سطح تابش پیستون منتقل می شود و سطح تابش پیستون محیط آب را برای تولید تابش موج فشار فشار می دهد. محفظه خلاء در ساختار طراحی شده است، هدف این است که هدایت گرما را جدا کند. دیواره بیرونی محفظه خلاء یک پوشش مقاوم در برابر فشار شکل است که می تواند فشار 10 اتمسفر را تحمل کند. پارامترهای فنی اصلی به شرح زیر است: فرکانس تشدید 430 هرتز، حداکثر سطح منبع صدا 181.4dB، بازده حدود 25٪ است. این نوع مبدل در فرآیند ساخت خود پیچیده است. در سال‌های اخیر، مردم همچنان مایل به استفاده از مواد ترفنول-دی هستند که در دمای اتاق کار می‌کنند، برخی از سویه‌های مغناطیسی را دور می‌اندازند و با ساختارهای جدید جایگزین می‌کنند تا عملکرد تشعشع را به دست آورند. 

در زیر مقدمه ای کوتاه بر پیشرفت تحقیقات چندین ماده مغناطیسی ساختاری برای مبدل آکوستیک زیر آب s. مبدل طولی ساختار ساده ای دارد و میله مغناطیسی با سر تشعشع جلو و جرم دم ترکیب می شود تا یک سیستم ارتعاشی یک بعدی را تشکیل دهد. سر تشعشع جلو عموماً یک ماده سبک وزن است و توده دم معمولاً یک ماده متراکم برای دستیابی به سطح تشعشع و جابجایی ارتعاش بزرگتر است. دو نوع مبدل طولی توسعه یافته با مواد ترفنول-D معرفی شده اند. یکی یک مبدل طولی عمومی با فرکانس تشدید 1200 هرتز، قدرت صوتی 3 کیلو وات و وزن مبدل 60 کیلوگرم است. دیگری دو سر میله خاکی کمیاب است. آنها به عنوان مبدل های طولی تابشی دو طرفه شعله ور با فرکانس تشدید 400 هرتز، قدرت صوتی 1.5 کیلو وات و وزن مبدل 100 کیلوگرم طراحی شده اند. در مورد
مبدل سنسور عمق التراسونیک دایره ای، این مبدل شامل تعدادی میله خاکی کمیاب است که یک چند ضلعی منتظم را برای سطح شعاعی در بر می گیرد، و یک سری از ترانسدیوسر تابشی است. برای دستیابی به تشعشعات صوتی با قدرت بالا. که مجموعه‌ای از مبدل‌های حلقوی پرتوان با فرکانس پایین خاکی کمیاب، با فرکانس تشدید 200 هرتز (قطر داخلی 0.56 متر، قطر بیرونی 0.94 متر، ارتفاع 0.37 متر، سطح منبع صدا 193 دسی‌بل، وزن) 410 کیلوگرم) و یک مبدل با فرکانس رزونانس 2.1 اینچ، ارتفاع منبع صدا 1.1 اینچ، 30 Hz توسعه داد. 195 دسی بل، وزن 5 تن).