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. سونوگرافی مبدل پیزوالکتریک 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.
ویژگی های 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 کننده 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. سیگنال پشته لوله پیزو از جهتی که توسط آرایه نشان داده می شود می آید، یعنی شاخص جهت گیری یک پارامتر موج صوتی دریافت کننده است که برای اندازه گیری توانایی یک آرایه هیدروفون برای استخراج سیگنال 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 تجهیزات صوتی زیر آب و نیاز به انتقال مقادیر، هیدروفون و فرستنده باید کالیبره شوند. کالیبره کردن لوله های پیزوالکتریک آکوستیک 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.
مواد تبدیل کننده و مواد آکوستیک سرامیک پیزوالکتریک PZT در حال توسعه به سمت صنعتی شدن است. تاکنون از سرامیک های پیزوالکتریک زیرکونات تیتانات سرب (PZT) به عنوان آب استفاده شده است. مواد مبدل مبدل صوتی همچنان غالب است. سرامیک های پیزوالکتریک PZT که توسط موسسه آکوستیک چین توسعه یافته اند، مدل های رایج مورد استفاده PZT-4 (فرستنده گیرنده و دوکاره)، PZT-5 (نوع گیرنده) و PZT-8 (نوع انتشار با قدرت بالا) هستند و عملکرد آنها می تواند صداهای مختلف زیر آب را برآورده کند. نیازهای مبدل با نیازهای کشورهای خارجی مقایسه می شود. مواد تبدیل کننده و مواد آکوستیک سرامیک های پیزوالکتریک به سمت صنعتی شدن در حال توسعه هستند. تا کنون، سرامیک های پیزوالکتریک زیرکونات تیتانات سرب (PZT) هنوز رتبه اول را به عنوان ماده انتقال دهنده انرژی برای مبدل های صوتی زیر آب دارند. سرامیک های پیزوالکتریک PZT که توسط موسسه آکوستیک چین توسعه یافته اند، مدل های رایج مورد استفاده PZT-4 (فرستنده گیرنده و دوکاره)، PZT-5 (نوع گیرنده) و PZT-8 (نوع انتشار با قدرت بالا) هستند و عملکرد آنها می تواند صداهای مختلف زیر آب را برآورده کند. آنها نیازهای مبدل، سطح آن و فاز خارجی مبدل لوله پیزوالکتریک d33 ابزار اندازه گیری توسعه یافته در اندازه گیری سرامیک پیزوالکتریک است، که بیش از 100 داخلی ارتقا یافته است، و استاندارد ملی استاندارد برای استاتیک فشار پیزوالکتریک استاتیک اندازه گیری ثابت، شامل مواد ضد صدا، روش های ضد صدا، عمدتاً ویرایش شده است. و مواد عایق صدا، مواد میرایی ارتعاش و سایر محتوای تحقیقاتی. در این راستا، این شرکت اولین تجهیزات آزمایش لوله پالس آکوستیک زیر آب، تجهیزات تست مدول و مدول برشی پیچیده Fuyang را ایجاد کرده است و مجهز به دستگاه دما و فشار متغیر و سیستم پردازش داده های میکرو کامپیوتر و سیستم اندازه گیری ویژگی های صوتی بالا است. در زمینه مواد جاذب صدا، دو نوع آب توسعه یافته است. آنها مواد جاذب صدا آکوستیک و سه نوع ساختار جاذب صدا هستند: نوع کانال موازی کاسپ مسطح، نوع رزونانس مسطح مربع و نوع تشدید مسطح، که می تواند نیازهای باندهای فرکانسی مختلف را برآورده کند. نوک صاف جذب صدا به طور گسترده در استخرهای صدا خفه کن بزرگ و متوسط در چین استفاده شده است و ضریب بازتاب فشار صدا در محدوده فرکانس 8 تا 100 کیلوهرتز کمتر از 10٪ است. علاوه بر این، لاستیک نفوذپذیر صدا از نوع T801 ~ T808، ولکانیزاسیون دمای اتاق نوع ریخته گری، مواد جذب صدا با فرکانس بالا و مواد نفوذپذیر صدا، پوشش با جذب صدا بالا، میرایی جذب صدا و مواد میرایی نوع بتونه به طور گسترده در پروژه های مهندسی مختلف استفاده شده است. سری ماژول های شبیه سازی اولتراسونیک بافت انسانی و ماژول های شبیه سازی اولتراسونیک ماژول های شبیه سازی اولتراسونیک ساخته شده است. استاندارد تشخیص ابزار تشخیصی اولتراسونیک پزشکی تایید شده توسط اداره دولتی نظارت فنی و اداره دولتی پزشکی.
مبدل و آرایه هیدروآکوستیک
متداولترین مبدلهای صوتی زیر آب، نوع پیستونی تخت، نوع بوق ویبراتور طولی، نوع کالیبراسیون گرد و نوع منحنی هستند. چین می تواند مبدل های مختلفی را طراحی و تولید کند که نیازهای مهندسی را برآورده می کند و سطح آن با کشورهای خارجی قابل مقایسه است.
(1) مبدل فرستنده با توان بالا مبدل انتشار با چگالی بالا (مبدل استوانه ای منبت کاری شده) حلقه بدست می آید و دستاوردهای علمی و فناوری آکادمی علوم چین به دست می آید. در میان آنها، 'الکترود حلقه پیزوالکتریک' حق ثبت اختراع مدل کاربردی را به دست آورده است. مبدل اولین پهنای باند اعماق دریا در چین است. مبدل انتشار صوتی زیر آب با قدرت بالا برای اکتشاف آب دریا در منطقه دریا استفاده می شود. این فناوری با موفقیت در سیستم های صوتی مانند گیرنده های صوتی زیر آب، سرعت سنج های موقعیت یابی زیر آب و اهداف آنالوگ به کار گرفته شده است. (2) مبدل خمشی ارتعاش و تشعشعات صوتی مبدل خمشی نوع فانوس با روش اجزای محدود مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار گرفت و نتایج به طور گسترده در تجهیزات سونار اعمال شده است. بر این اساس، یک مبدل خمشی مقعر نیز مورد مطالعه قرار گرفت. در مقایسه با مبدل های خمشی فانوس محدب موجود در جهان، این مبدل از حساسیت و سرعت حجمی بالاتری برخوردار است و در برابر فشار استاتیک مقاوم است. به طور خاص، این ساختار می تواند با استفاده از لرزش چند حالته به پهنای باند بالایی دست یابد. ویژگی ها توسط آکوستیک آب خارجی بسیار تحسین شده است. (3) تحقیق در مورد هیدروفون کامپوزیت پیزوالکتریک و مبدل سنگ با استفاده از مواد پیزوالکتریک کامپوزیت ساندویچی PZT (3-3)، مقدار ثابت پیزوالکتریک gh بالا است و رقم شایستگی dh × gh بزرگ است و حالت ارتعاش بهتر است. تطبیق ساده و آسان با ویژگیهای توده سنگ به هیدروفون با حساسیت بالا با باند پهن و مبدل اولتراسونیک سنگ پالس باریک باریک.
فرآیند مبدل:
توسعه کریستال سنسور پیزوالکتریک شامل یک فرآیند قوی است و اغلب برای دستیابی به یک طراحی جدید حیاتی است. همراه با تحقیق و توسعه مبدلهای صوتی و اولتراسونیک زیر آب، مجموعهای از فناوریهای ویژه شکل گرفته است، مانند فرآیند ریختهگری و کوپلینگ لاستیکی بدون گوگرد بدون گوگرد، فناوری پیش تنیدگی کامپوزیت، سری چسبهای صوتی و فناوری اتصال به ابزارهای بسیار آهسته موجبر برای ساخت، فرآیندهای فنی و غیره تبدیل شده است. مبدل ها
