Bunúsacha trasduchtóir fuaime faoi uisce

Is é an t-aigéan 71% d'achar dromchla an domhain. Tá go leor acmhainní bitheolaíocha agus mianraí san aigéan, agus is é sin an dara spás do mharthanas agus d'fhorbairt an duine sa todhchaí. Úsáidtear Sonar le haghaidh feiste braite faoi uisce, tá sé ina chúntóir tábhachtach d'fhorbairt dhaonna na farraige, agus is cuid fíor-riachtanach é den tionscal loingseoireachta cabhlaigh agus sibhialta. Is é feidhm an fheiste sonar ná éisteacht leis an comhartha úsáideach faoi uisce agus é a thiontú ina chomhartha leictreach le haghaidh féachana; nó chun comhartha leictreach a ghiniúint agus ansin é a thiontú ina chomhartha fuaimiúil chun iomadú sa mheán uisce, agus ansin é a léiriú ar ais agus é a fháil tar éis teacht ar an sprioc. Déantar é a thiontú ina chomhartha leictreach le haghaidh éisteachta nó breathnóireachta, rud a chinneann treoshuíomh agus fad an ruda tomhais. I bpróiseas comhshó an chomhartha electroacoustic seo faoi uisce, is é an príomh-threalamh an trasduchtóir fuaimiúil faoi uisce nó an t-eagar trasducer.

Feidhm trasducer fuaimiúil faoi uisce

Faoi láthair, Baineadh úsáid fhorleathan as trasduchtóirí fuaimiúla faoi uisce i go leor réimsí mar thionscal, talmhaíocht, cosaint náisiúnta, iompar agus leighis. Seo cuid de na hiarratais ar bhrath faoi uisce:

(1) Feidhm san fhuaimniú: Chun sábháilteacht loingseoireachta a áirithiú, ba cheart sonóra sondála a shuiteáil do longa cogaidh agus longa sibhialtacha araon; tá soithí iniúchta cainéal speisialta feistithe le fuaimeoirí doimhneachta ardchruinneas agus lán-feiceáil. Ag brath ar dhoimhneacht an fhuaimnithe, tá minicíocht agus cumhacht an trasducer fuaime an-difriúil freisin. Tá an minicíocht idir 10 kHz agus 200 kHz, agus raonta an chumhacht ó roinnt vata go dtí na mílte cileavata. Ina measc, úsáidtear minicíocht ard agus ísealchumhachta le haghaidh aibhneacha intíre nó farraigí éadomhain, agus úsáidtear minicíocht íseal agus ardchumhacht le haghaidh doimhneacht aigéanach agus domhain. Is iad na ceanglais maidir le trasducers den sórt sin ná cobhsú bíoma agus príomh-bhíoma géar.

(2) Feidhm trasducers piezoelectric faoi uisce i suíomh agus raon: Luas na loinge go dtí an talamh a thomhas, den chuid is mó ag baint úsáide as sonar doppler, ceithre trasducers leis an bhfeidhmíocht chéanna chun treo na taobhanna clé agus ar dheis ingearach leis an gcil a shocrú. Tá an minicíocht oibriúcháin ginearálta idir 100kHz agus 500kHz.

(3) Iarratais ar shuirbhéanna mara agus ar thaiscéalaíocht stratagrafach fomhuirí: Úsáideann suirbhéanna geolaíochta fomhuirí go príomha sonar mórchró ísealmhinicíochta. Is é sonar tarraingthe an t-eagar is mó d'eagair fhuaimiúla ar an iompróir gníomhach inniu leis an achar is faide. San íomháú faoi uisce, úsáidtear sonar taobh-amharc ard-minicíochta de ghnáth. Socraítear dhá eagar líneacha go siméadrach feadh an chéil ar thaobh clé agus ar dheis na loinge. Astaíonn gach ceann acu treo-léas lucht leanúna-chruthach go grinneall na farraige, agus ansin faigheann sé tonnta frithchaite ó ghrinneall na farraige. Tá déine an tonn machnaimh míchothrom difriúil, agus tá íomhánna le gile éagsúla le feiceáil ar an íomhá atá ar taispeáint. Toisc go bhfuil an minicíocht oibriúcháin níos airde déantar comhartha fuaimiúil a mhaolú níos tapúla, agus níl raon na gníomhaíochta i bhfad. Tá raon minicíochta na tástála anois ó roinnt de na deich kilohertz go 500 míle. Is aicmiú é trasduchtóir fuaimiúil faoi uisce s.

Is féidir trasducer ultrasonaic faoi uisce a roinnt ina leictreacha, leictreamaighnéadach, magnetostrictive, leictreastatach, piezoelectric agus electrostrictive de réir prionsabail chomhshó fuinnimh leictrimheicniúla éagsúla. Mar shampla, tá criadóireacht piezoelectric a forbraíodh i lár an chéid piezoelectric tar éis cóireála polaraithe DC ardvoltais. Dá bhrí sin, tugtar ábhar electrostrictive air agus is é príomhshrutha trasducers piezoelectric an lae inniu, go háirithe i trasducers ultrasonaic. Tá raon an-leathan úsáidí ag an bpáirc. Tá an is féidir trasducer fuaimiúil faoi uisce a roinnt sna catagóirí seo a leanas de réir modhanna creathadh éagsúla:

(1) Transducer creathadh fadaimseartha: tá a treo creathadh comhthreomhar leis an treo fadaimseartha. Iomadaíonn an tonn strus i fad an trasducer, agus braitheann a minicíocht athshondach bunúsach ar an fad agus is é an cineál is mó a úsáidtear i gcórais sonar.

(2) Trasduchtóir sorcóireach: Úsáidtear feadán ceirmeach piezoelectric (nó fáinne) chun an fad atá ag teastáil a shuiteáil trí struchtúr meicniúil oiriúnach. Is féidir é a dhéanamh ina thrasduchtóir cothrománach le neamhthreocht chothrománach agus rialú díreach ingearach. Is cineál córais sonar é nach bhfuil sa dara háit ach don trasduchtóir fadaimseartha. Is hidreafón caighdeánach é freisin a úsáidtear go coitianta i méadreolaíocht hidreafhuaimneach. Agus ceann de na tarchuradóirí caighdeánacha a roghnú.

(3) Trasducer creathadh lúbthachta: Tá na buntáistí a bhaineann le méid beag agus meáchan éadrom ag minicíochtaí íseal ag an trasducer creathadh lúbthachta (i gcomparáid le trasducers an ábhair ghníomhach chéanna ag an minicíocht chéanna), agus tá bíomaí cuartha, dioscaí cuartha, plátaí cuartha, etc.

(4) Trasduchtóirí síneadh lúbthachta: Go ginearálta is trasducers ilchodacha iad trasducers síneadh lúbthachta a chomhcheanglaíonn dhá mhodh creathadh. Mar shampla, cuirtear barra creathadh fadaimseartha insínte agus cineál difriúil de chásáil cuartha le chéile i iolrachas cineálacha trasduchtóirí síneadh cuartha, agus is féidir comhpháirt gníomhach creathadh gathacha pleanach ciorclach a chomhcheangal le cásáil cuartha cruth babhla chun síneadh lúbthachta cineál II a fhoirmiú. 

(5) Trasduchtóir sféarúil: Tá buntáiste ag an trasducer sféarúil a dhéanann creathadh riospráide an bhlaosc sféarúil ceirmeach piezoelectric log go bhfuil siméadracht spásúil maith. Úsáidtear go coitianta é mar hidreafón pointe foinse.

(6) Trasduchtóir creathadh lomadh: Is féidir leis an gcreathadh lomadh ina bhfuil treo an chreathadh agus an treo polaraithe comhthreomhar agus treo an réimse leictrigh tiomána ingearach le treo an chreathadh freastal ar riachtanais úsáide speisialta áirithe. Is éard atá i gceist leis seo ná trasduchtóir faoi uisce 1MH ar nós calcalas déadach.

 3. Príomh-pharaiméadair na trasducer fuaimiúil faoi uisce

Príomhtháscairí feidhmíochta na Tá minicíocht oibre faoi uisce ag trasducer fuaimiúil faoi uisce, raon minicíochta oibriúcháin, bandaleithead minicíochta, leibhéal foinse fuaime astaíochta (cumhacht fuaimiúil) agus freagra astaíochta, treoshuíomh, íogaireacht a fháil agus freagra íogaireachta a fháil, éifeachtacht astaíochta, fachtóir cáilíochta, Impedance, doimhneacht oibre uasta, méid agus meáchan.

1) Minicíocht oibre

Is gnách minicíocht oibriúcháin nó raon minicíochta oibriúcháin trasduchtóir hidreafhuaimneach a chinneadh ag minicíocht oibriúcháin na feiste sonar. Is feidhmeanna minicíochta iad an impedance, directivity, íogaireacht, cumhacht tarchurtha, méid, etc. an trasducer. Go ginearálta, déantar an trasduchtóir tarchurtha a ríomh dá innéacs feidhmíochta sa bhanda minicíochta teoranta timpeall na minicíochta athshondach nó in aice leis an minicíocht athshondach, agus an éifeachtacht uasta astaíochta ag an minicíocht seo agus in aice leis. Maidir le trasduchtóir glacadóireachta leathanbhanda ba cheart go mbeadh minicíocht athshondach an trasduchtóra piezoelectric i bhfad níos airde ná uasteorainn an bhanda glacadóireachta chun freagairt glactha cothrom a chinntiú laistigh den leathanbhanda agus chun a fhreagairt glactha a ríomh ag an minicíocht athshondach agus thíos. Tá raon minicíochta trasduchtóirí sonóra ó dheichí Hz go dtí roinnt cilehertz, agus raon leathan trasduchtóirí sonóra braite sprice ó na mílte cilehertz go dtí na céadta cilehertz.

(2)Treoireacht

Cibé an trasduchtóir nó trasduchtóir atá i gceist, athrófar a bhfreagra tarchuir nó a bhfreagra a fhaigheann siad i gcomhréir lena dtreo. Seo an áit a bhfuil an trasduchtóir treo, agus is ionann na tonnta fuaime a astaíonn an trasduchtóir tarchuir agus na tonnta fuaime a astaíonn an solas cuardaigh. Ós rud é go bhfuil díreacht ag an trasducer, is féidir leis an fuinneamh fuaime a dhíriú go dtí suíomh áirithe chun an fuinneamh a dhéanamh níos comhchruinnithe. Úsáidtear líon mór trasducers chun eagar níos mó a dhéanamh. Tá an directivity níos géire ag an minicíocht chéanna, tá an fuinneamh níos comhchruinnithe, agus tá an t-achar tarchurtha níos faide. Tá an cóimheas comhartha-go-torann níos mó agus tá an fad níos faide sa stát glactha. Is saintréithe impedance (nó cead isteach).

Is féidir breathnú ar an trasducer mar chiorcad coibhéiseach sraith-comhthreomhar simplí in aice leis an minicíocht athshondach. Léiríonn gach friotóir, toilleoir, nó ionduchtóir sa chiorcad tréithe bunúsacha an trasducer, arb é an tréith impedance (nó ligean isteach) an trasducer. Déantar tréithe impedance an trasducer a mháistir chun ciorcad ionchuir lúb deiridh nó glacadóir an tarchuradóra a mheaitseáil. Is uimhir choimpléascach í impedance (nó ligean isteach) trasduchtóra ar fheidhm mhinicíochta í agus is féidir é a chur in iúl go ginearálta mar: Z(w) = R(w) + jX(w) (in ohms). Sa athshondas meicniúil, bíonn claonadh ag an athraitheoir dinimiciúil go nialas, agus is féidir an t-imoibriú capacitive statach a thiúnadh le ionduchtóir meaitseála. Is féidir é seo a mheas mar fhriotaíocht íon. Is gnách go mbíonn impedance leictreach trasduchtóra piezoelectric sa raon de na deich óm go dtí na mílte óm.

(4) Tarchur cumhachta

Is é feidhm an aimsitheoir raon Submarine ná cumhacht leictreach an tarchuradóra leictreonach a thiontú i gcumhacht meicniúil de chreathadh meicniúil, agus ansin an chumhacht meicniúil a thiontú go cumhacht fuaimiúil le haghaidh tarchurtha. Tagraíonn an chumhacht fuaime tarchurtha do chainníocht fhisiciúil an trasducer a radaíonn fuinneamh isteach sa mheán in aghaidh an aonaid ama. Cuirtear an t-aonad cumhachta in iúl i vata. Tá cumhacht tarchurtha an trasducer teoranta ag fachtóirí cosúil le voltas rátáil (nó reatha), neart meicniúil dinimiciúil, teocht, agus tréithe tréleictreach.

(5) Seoladh freagra

Is é an cumas chun feidhmíocht an trasducer tarchurtha a léiriú go hiomlán ná an freagra astaíochta, go príomha an freagra voltais astaíochta agus an freagra reatha astaíochtaí. Is é an sainmhíniú ar an bhfreagra voltais astaithe SV ná an cóimheas idir an brú fuaime dealraitheach saor-réimse Pf a ghineann an trasduchtóir tarchuir fad d0 m óna lárionad fuaimiúil éifeachtach sa treo sonraithe agus an voltas U a chuirtear i bhfeidhm ar ionchur an trasdaitheora: SV=Pfd0 /U. Is gnách go gcuirtear an freagra voltais astaithe in iúl i ndeicibeilí.

Is é an freagra reatha astaithe ná an cóimheas idir an brú fuaime dealraitheach Pf saor-réimse a ghineann an trasduchtóir tarchurtha ar fad d0 m óna lárionad fuaimiúil éifeachtach sa treo sonraithe agus an sruth a chuir mé i bhfeidhm ar ionchur an trasducer: SI = Pf d0 / I . Is gnách go gcuirtear an freagra voltais astaithe in iúl i ndeicibeilí.

(6) Faigh íogaireacht

Tagraíonn íogaireacht réimse voltais an trasduchtóra don phointe ag a bhfuil lárionad oscailte voltas an trasdaitheora glactha U(w) ag an aschur agus lár an fhuaim sa saorréimse (ag glacadh leis nach bhfuil an trasduchtóir glactha i láthair). Is é M(w) an cóimheas idir an fuaimbhrú Pf(w). Maidir le trasduchtóirí glactha, tá sé inmhianaithe comharthaí fuaimiúla teagmhais a fháil thar raon leathan minicíochtaí, agus is gnách go n-oibríonn trasduchtóirí piezoelectric thar raon minicíochta leathan faoi bhun na minicíochta athshondach.

 (7) Luaineacht íogaireachta glactha

Teastaíonn freagairt glactha réasúnta cothrom thar an raon minicíochta a úsáidtear ó thrasduchtóirí glactha leathanbhanda. De ghnáth sonraítear go bhfuil luaineacht íogaireacht an voltais glactha ±1.5dB sa bhanna minicíochta oibriúcháin.