Hydroakustinen muunnin on laite, joka muuntaa akustista energiaa ja sähköenergiaa keskenään. Asento kaikuluotaimessa on samanlainen kuin radion antenni, akustinen järjestelmä, joka lähettää ja vastaanottaa ääniaaltoja merivedessä. Pietsosähköistä muuntimen ultraääntä, jossa akustinen energia muunnetaan sähköenergiaksi, kutsutaan vastaanottimeksi tai hydrofoniksi; anturia, joka muuttaa sähköenergian akustiseksi energiaksi, kutsutaan lähettimeksi. Jotkut kaikuluotaimet käyttävät samaa kaikuanturia äänen lähettämiseen ja vastaanottamiseen; toiset käyttävät erillisiä emittereitä ja hydrofoneja.
Anturin ominaisuudet
Hydrofonin suorituskyky viittaa pääasiassa herkkyyteen ja suuntautumiseen. Hydrofonin vastaanottovaste on vastaanottoherkkyys.
Muunnin hydrofoni
Hydrofoni on yleensä akustinen/sähköinen lineaarinen muunnoslaite, jolla on skaalauskerroin sen tuottaman jännitteen ja äänikentän äänenpaineen välillä. Tätä skaalaustekijää kutsutaan anturin vasteeksi. Hydrofonin vastaanottovaste (vastaanottoherkkyys) on yksikön äänenpaineen tasoaallon tuottama hydrofonin päätejännite (ennen kuin hydrofoni asetetaan kentälle). Perinteisesti vastaanottovastetta edustaa avoimen piirin vaste, jossa hydrofonia ei ole kytketty kuormaan. Yleensä vastaanottovaste kirjataan desibeleinä, vertailutaso on 1 dyne/cm2 ja äänenpaine 1V, ja se kirjoitetaan dB:inä. Lähettimen emissiovirtavaste ilmaisee sädekuvion aksiaalisen etäisyyden, kun yksikkövirta injektoidaan emitteriin. Äänenpaine syntyi 1 m:ssä. Päästövaste ilmaistaan yleensä desibeleinä. Vertailutaso on äänenpaine, joka syntyy vertailuetäisyydellä, kun se syöttää emitterin virtaa, ja se kirjoitetaan desibeleinä. Perinteisesti vertailuetäisyys viittaa 1 m:iin äänilähteestä; jos referenssietäisyys on 1 koodi, plus 20log39.4/36 eli +0.87dB korjaus, muuta lähetysvaste.Se on äänilähteen taso.
Suuntavuus:
Hydrofonit käyttävät lähes aina hydrofoniryhmiä sovelluksissaan. Hydrofoniryhmillä on korkeampi signaali-kohinasuhde kuin yksittäisillä hydrofonikomponenteilla, koska niitä voidaan käyttää isotrooppisista tai useista identtisistä kohinoista. Pietsoputkipinon signaali tulee matriisin osoittamasta suunnasta, eli suuntausindeksi on vastaanottava akustinen aaltoparametri, jota käytetään mittaamaan hydrofoniryhmän kykyä poimia signaaleja kohinasta sädekuviollaan. Se on desibelien lukumäärä, jolla signaali-kohinasuhde suunnatun hydrofonin lähdössä on suurempi kuin signaali-kohinasuhde suuntaamattoman hydrofonin lähdössä.
Kalibrointimenetelmä Vedenalaisen akustisen laitteiston suorituskyvyn ja arvojen välittämisen tarpeen varmistamiseksi on hydrofoni ja lähetin kalibroitava. Akustisten pietsosähköisten putkien kalibrointi on anturin vasteen taajuuden ja suuntaavuuden funktio. Nykyään on olemassa suuri joukko menetelmiä anturin vasteen mittaamiseen. Naval Ordnance Laboratory TF Johnstonin laatima yhteenveto kalibrointimenetelmistä kirjallisuuden perusteella. Näillä menetelmillä on omat etunsa ja haittansa eri antureiden kokoille ja taajuusalueille.
Muuntuvat materiaalit ja akustiset materiaalit Pietsosähköinen PZT-keramiikka kehittyy kohti teollistumista. Toistaiseksi vedenä on käytetty pietsosähköistä lyijyzirkonaattititanaatti (PZT) -keramiikkaa. Akustisen anturin anturimateriaali hallitsee edelleen. China Institute of Acoustics -instituutin kehittämä PZT-pietsosähköinen keramiikka, yleisesti käytetyt mallit ovat PZT-4 (lähetin- ja kaksikäyttöinen), PZT-5 (vastaanottotyyppi) ja PZT-8 (suuritehoinen päästötyyppi), ja niiden suorituskyky voi kohdata erilaisia vedenalaisia ääniä. Anturin tarpeita verrataan ulkomaan tarpeisiin. Muuntavat materiaalit ja akustiset materiaalit Pietsosähköinen keramiikka kehittyy kohti teollistumista. Lyijyzirkonaattititanaatti (PZT) -pietsosähköinen keramiikka on toistaiseksi edelleen ensimmäisellä sijalla vedenalaisten akustisten muuntimien energiaa välittävinä materiaaleina. China Institute of Acoustics -instituutin kehittämä PZT-pietsosähköinen keramiikka, yleisesti käytetyt mallit ovat PZT-4 (lähetin- ja kaksikäyttöinen), PZT-5 (vastaanottotyyppi) ja PZT-8 (suuritehoinen päästötyyppi), ja niiden suorituskyky voi kohdata erilaisia vedenalaisia ääniä. Ne ovat anturin tarpeita, sen tasoa ja vieraan vaiheen pietsosähköistä putkea anturi d33 on pietsosähköisessä keraamimittauksessa kehitetty mittalaite, jota on edistetty yli 100 kotimaista ja muokattu standardi National Standard for Static Pietsoelectric Strain Constant Measurement Method. vaimennusmateriaalit ja muu tutkimussisältö. Tältä osin yritys on perustanut ensimmäisen vedenalaisen akustisen pulssiputken testauslaitteiston, Fuyangin moduulin ja monimutkaisen leikkausmoduulin testauslaitteet, ja se on varustettu vaihtelevan lämpötilan ja paineen laitteilla ja mikrotietokoneiden tietojenkäsittelyjärjestelmällä ja korkean akustisen ominaisuuksien mittausjärjestelmällä. Ääntä vaimentavien materiaalien alalla on kehitetty kahdenlaisia vettä. Ne ovat akustista ääntä vaimentavaa materiaalia ja kolmenlaisia ääntä vaimentavia rakennelmia: litteä, neliömäinen ja tasainen resonanssityyppi, jotka voivat täyttää eri taajuuskaistojen vaatimukset. Tasaista äänenvaimennuskärkeä on käytetty laajalti suurissa ja keskikokoisissa äänenvaimenninaltaissa Kiinassa, ja äänenpaineen heijastuskerroin on alle 10 % taajuusalueella 8–100 kHz. Lisäksi T801 ~ T808 tyyppiä ääntä läpäisevää kumia, valutyyppistä huoneenlämpötilassa tapahtuvaa vulkanointia, korkeataajuista äänenvaimennusta ja ääntä läpäiseviä materiaaleja, korkean äänenvaimennuksen vuorausta, äänenvaimennusta ja kittityyppisiä vaimennusmateriaaleja on käytetty laajalti erilaisissa suunnitteluprojekteissa. Lääketieteellisen ultraäänidiagnostiikan instrumenttien havaitsemisstandardi, jonka Valtion teknisen valvonnan virasto ja Lääketieteen laitos ovat vahvistaneet.
Hydroakustinen anturi ja ryhmä
Yleisimmät vedenalaiset akustiset muuntimet ovat litteämäntätyyppisiä, pitkittäisvärähtelytorvityyppisiä, pyöreitä kalibrointityyppejä ja kaarevia tyyppisiä. Kiina osaa suunnitella ja valmistaa erilaisia tekniikan tarpeita vastaavia antureita, ja taso on verrattavissa ulkomaille.
(1) Suuritehoinen lähetysanturi Renkaan suuritiheyksinen emissioanturi (uurteinen sylinterimäinen anturi) saadaan ja Kiinan tiedeakatemian tieteelliset ja tekniset saavutukset saadaan. Niiden joukossa 'pietsosähköinen rengaselektrodi' on saanut hyödyllisyysmallipatentin. Anturi on ensimmäinen syvänmeren laajakaista Kiinassa. Suuritehoista vedenalaista akustista emissioanturia käytetään merialueen merivesitutkimukseen. Teknologiaa on käytetty menestyksekkäästi akustisissa järjestelmissä, kuten vedenalaisissa akustisissa vastaanottimissa, vedenalaisissa paikannusnopeusmittareissa ja analogisissa kohteissa. (2) taivutusanturi Lyhtytyyppisen taivutusanturin värähtelyä ja äänisäteilyä on tutkittu ja analysoitu elementtimenetelmällä, ja tuloksia on sovellettu laajasti kaikuluotainlaitteissa. Tämän perusteella tutkittiin myös kovera taivutusanturi. Verrattuna olemassa oleviin kupera lyhtytyyppisiin taivutusantureisiin maailmassa, tällä anturilla on suurempi herkkyys ja volyyminopeus, ja se kestää staattista painetta. Erityisesti tämä rakenne voi saavuttaa korkean laajakaistan käyttämällä monimuotovärähtelyä. Ominaisuuksia kehuu ulkomaalainen vesiakustiikka. (3) Pietsosähköisen komposiittihydrofonin ja kalliomuuntimen tutkimus käyttäen PZT (3-3) sandwich-komposiittipietsosähköistä materiaalia, pietsosähköisen vakion gh-arvo on korkea ja ansioluku dh × gh on suuri ja värähtelytila on parempi. Yksinkertainen ja helposti sovitettava kalliomassan ominaisuuksia kehitetty laajakaistainen korkeaherkkä hydrofoni ja laajakaistainen kapea pulssikivi-ultraäänianturi.
Anturin prosessi:
Pietsosähköisen anturikiteen kehittämiseen liittyy vahva prosessi ja se on usein kriittistä uuden mallin saavuttamiseksi. Vedenalaisten akustisten ja ultraäänimuuntimien tutkimuksen ja kehityksen kanssa on muodostunut joukko erikoistekniikoita, kuten polyuretaanirikitöntä ääntä läpäisevää kumin valu- ja kytkentäprosessia, komposiittien esijännitystekniikkaa, akustista liimasarjaa ja liimaustekniikkaa on hitaita aaltoputkien valmistusprosesseja jne., joista on tullut erittäin tärkeitä antureiden tutkimusteknisiä keinoja.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd on ammattimainen pietsosähköisen keramiikan ja ultraääniantureiden valmistaja, joka on omistautunut ultraääniteknologiaan ja teollisiin sovelluksiin.
