تحقیق و توسعه مبدل صوتی زیر آب (1)

ویژگی های مبدل و روش های کالیبراسیون:

الف مبدل هیدروآکوستیک وسیله ای است که انرژی صوتی و انرژی الکتریکی را به یکدیگر تبدیل می کند. موقعیت در سونار شبیه آنتن در رادیو است، یک سیستم صوتی که امواج صوتی را در آب دریا منتشر و دریافت می کند. الف مبدل سیلندر سرامیکی پیزوسرامیک که در آن انرژی صوتی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود گیرنده یا هیدروفون نامیده می شود. مبدلی که انرژی الکتریکی را به انرژی صوتی تبدیل می کند فرستنده نامیده می شود. برخی از سونارها از همان مبدل برای انتقال و دریافت صدا استفاده می کنند. برخی دیگر از قطره چکان ها و هیدروفون های جداگانه استفاده می کنند.

مشخصات مبدل:

عملکرد هیدروفون عمدتاً به حساسیت و جهت دهی اشاره دارد. پاسخ دریافتی هیدروفون حساسیت دریافت است.

مبدل هیدروفون:

هیدروفون معمولاً یک دستگاه تبدیل خطی صوتی/الکتریکی است که دارای یک ضریب مقیاس بین ولتاژ تولیدی و فشار صوتی میدان صوتی است. این ضریب مقیاس را پاسخ مبدل می نامند. پاسخ دریافتی (حساسیت دریافت) هیدروفون، ولتاژ پایانه هیدروفون است که توسط موج صفحه فشار صوتی واحد تولید می شود (قبل از قرار گرفتن هیدروفون در میدان). به طور معمول، پاسخ دریافت پیزو سرامیک Pzt با یک پاسخ مدار باز نشان داده می شود که در آن هیدروفون به بار متصل نیست. معمولاً پاسخ دریافت بر حسب دسی بل ثبت می شود، سطح مرجع 1 dynes/cm2 و فشار صدا 1 ولت است و بر حسب دسی بل نوشته می شود. پاسخ جریان انتشار فرستنده نشان دهنده فاصله محوری در الگوی پرتو زمانی است که جریان واحد به امیتر تزریق می شود. فشار صوتی تولید شده در 1 متر. پاسخ انتشار معمولا در دسی بل بیان می شود. سطح مرجع فشار صوتی تولید شده در فاصله مرجع هنگام تزریق جریان امیتر است و بر حسب دسی بل نوشته می شود. به طور معمول، فاصله مرجع به 1 متر از منبع صدا اشاره دارد. اگر فاصله مرجع 1 کد باشد، به علاوه 20log39.4/36، یعنی تصحیح +0.87dB، پاسخ ارسال را تغییر دهید. این سطح منبع صدا است.

جهت دهی:

هیدروفون ها تقریبا همیشه از آرایه های هیدروفون در کاربردهای خود استفاده می کنند. آرایه های هیدروفون نسبت سیگنال به نویز بالاتری نسبت به اجزای جداگانه هیدروفون دارند زیرا می توان از نویزهای همسانگرد یا چندین نویز یکسان استفاده کرد. سیگنالی که از جهت نشان داده شده توسط آرایه می آید استخراج می شود، یعنی، شاخص جهت گیری یک پارامتر موج صوتی دریافت کننده است که برای اندازه گیری توانایی یک آرایه هیدروفون برای استخراج سیگنال ها از نویز با الگوی پرتو خود استفاده می شود. تعداد دسی بل هایی است که در آن نسبت سیگنال به نویز در خروجی هیدروفون جهت دار بیشتر از نسبت سیگنال به نویز در خروجی هیدروفون غیر جهت دار است.

روش کالیبراسیون:

به منظور اطمینان از عملکرد مبدل آکوستیک استوانه ای زیر آب و نیاز به انتقال مقادیر، هیدروفون و فرستنده باید کالیبره شوند. کالیبره کردن مبدل تابعی از فرکانس و جهت دهی پاسخ مبدل است. در حال حاضر تعداد زیادی روش برای اندازه گیری پاسخ مبدل وجود دارد. خلاصه ای از روش های کالیبراسیون که توسط آزمایشگاه مهمات دریایی TF جانستون بر اساس ادبیات جمع آوری شده است. این روش ها مزایا و معایب خاص خود را برای اندازه های مختلف مبدل و محدوده فرکانس دارند.