Forbairtí nua criadóireacht piezo a úsáidtear sna trasduchtóirí sonóra faoi uisce(2)

D'fhonn feabhas a chur ar fheidhmíocht braite sonóra éighníomhach, tá hidreafón veicteora forbartha ag taighde a fhéadfaidh paraiméadair scálach (brú fuaime) agus paraiméadair veicteora (luas creathadh) a fháil agus a úsáid sa réimse fuaime, ag baint úsáide as an bhfaisnéis go hiomlán sa réimse fuaime. Tá hidreafóin veicteora agus a dteicneolaíochtaí próiseála comhartha comhfhreagracha i measc na dteicneolaíochtaí nua atá á bhforbairt go hidirnáisiúnta faoi láthair. réitíonn cur i bhfeidhm hidreafóin veicteora sa chóras SURTASS fadhb an taobh clé agus ar dheis blur.it úsáidtear an eagar líne tarraingthe hidreafóin veicteoir chun staidéar córasach a dhéanamh ar dhearcadh, luas tarraingthe agus torann sreabhadh an hidreafóin veicteora chun an hidreafón veicteoir a bhrath. Go bunúsach tá sraithiú struchtúrach agus fóntais fheidhmiúil bainte amach ag forbairt hidreafóin veicteora ar féidir leo freastal ar riachtanais éagsúla innealtóireachta. Tá taighde tosaithe ag roinnt aonad sa réimse seo. Tar éis deich mbliana de thabhairt isteach taighde agus teicneolaíochta, tá siad tosaithe freisin ag bogadh i dtreo chéim phraiticiúil na hinnealtóireachta. I dtéarmaí foirme struchtúracha, tugtar hidreafón luas creathadh ar an hidreafón grádán brú fuaime freisin, agus is féidir é a roinnt ina hidreafón brú fuaime dúbailte, cineál brú difreálach agus cineál sféarúil homogenizing. socraítear criadóireacht piezo leathsféar piezoelectric ar an chásáil seachtrach, agus socraítear an brú. Tá an pláta leictreach faoi réir creathadh lúbthachta faoi ghníomhaíocht grádán brú fuaime sa treo tiús. Cuirtear na comhpháirteanna íogair i dtrí threo orthogonal agus tá an t-ionad céime céanna acu, arb éard é hidreafón veicteoir tríthoiseach. Tar éis an hidreafón brú fuaime agus an hidreafón veicteoir a chomhtháthú go struchtúrach, tá an t-iomlán sféarúil, agus tá an bhuacacht san uisce farraige nialas. Tógtar an hidreafón veicteoir ilchodach aon-chreathadh (dá ngairfear hidreafón veicteoir anseo feasta), agus déantar comharthaí aschuir an dá cheann a phróiseáil. Ní dhéanann an hidreafón veicteoir comh-chreathadh teagmháil leis an uisce, agus freagraíonn an braiteoir do chuisle iomlán an braiteora, a éilíonn suiteáil saor in aisce. Mar shampla, hidreafón veicteora le raon minicíochta oibriúcháin 20Hz go 6000Hz agus Mp = -180dB. Chomh maith leis an hidreafón veicteoir comh-chreathadh, tá cineál brú difreálach ann freisin. Déanann an hidreafón veicteoir brú difreálach teagmháil leis an uisce meánach agus freagraíonn sé ní ar ghluaiseacht iomlán an braiteora, ach freisin ar an raon ardmhinicíochta. Tá treoshuíomh an hidreafóin veicteora múnlaithe cósine. Is féidir géarú bíoma treo aontreoch agus rothlú leictreonach an bhíoma a bhaint amach chun treoshuíomh a bhaint amach. Is féidir le minicíocht oibriúcháin an hidreafóin veicteora a bheith sa raon ó chúpla céad hertz go dtí na deicheanna cilehertz. Tar éis na próiseála comhartha, is féidir leis an sreabhadh fuinnimh fuaime an torann a bhaint de 10-20dB i gcomparáid leis an bhfuinneamh comhartha brú fuaime. Tá cruinneas treoshuímh ±2 ° ag an hidreafón veicteoir aonair agus is féidir leis a bheith suas le 1 ° tar éis cóireála speisialta.

Trasduchtóir criadóireachta piezoelectric

Chomh luath le 1978, tá sé beartaithe céim piezo ceirmeach agus ábhar struchtúrach nasctha le céim polaiméire. Tá comhéifeacht piezoelectric hidreastatach go háirithe ard ag an ábhar seo i gcomparáid le criadóireacht piezoelectric agus tá sé i bhfad níos mó ná criadóireacht piezoelectric PZT, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach d'iarratais uisce domhain. Is beag an impedance tréith, is furasta é a mheaitseáil le huisce, bandaleithead minicíochta, agus is féidir a saintréithe a choigeartú freisin trí chomhréir na criadóireachta piezo a athrú. Go dtí seo, tá an iliomad ábhar piezoelectric ilchodach forbartha. Ina measc, meastar go ginearálta gurb iad na hábhair ilchodacha dhá chéim 222, 123 agus 023, 321 an chomhshó sonar sa todhchaí is bisiúla.An 023 ábhar ilchodach, atá déanta as ábhar púdar ceirmeach agus rubair, tugtar rubar piezoelectric air. Tá bog agus solúbthacht an rubair aige, atá 20 uair níos mó ná na gnáth-cheirmeacha piezoelectric, atá comhionann le PVDF. Déanann na buntáistí seo oiriúnach do hidreafóin dromchla. Tá rubar piezoelectric éasca le cúpla milliméadar tiubh a dhéanamh, agus is é sin a buntáiste thar PVDF. Tá taighde déanta freisin ar ábhair chomhchodacha nanastruchtúrtha piezoelectric. Is próiseas é ina ndéantar criadóireacht piezoelectric a phróiseáil agus ansin a insileadh isteach in ábhair ilchodacha piezoelectric. Modh eile is ea criadóireacht piezoelectric a phróiseáil ina phúdair. Ansin déantar é a shintéiriú agus a fhoirmiú le hábhair eile. Tá staidéar á dhéanamh ar an ábhar seo faoi láthair. D'éirigh le Materials Systems modúl ilchodach hidreafóin ar scála mór a fhorbairt le méid caighdeánach 250 × 250 mm. Tá samhail 123 forbartha aige freisin sraith trasducer ilchodach piezoelectric le húsáid i mbailiúchán nua toirpéid leictreacha éadroma agus bases.It gutha Tá colún piezo ceirmeach 123-nasctha agus modúl hidreafóin eilimint dromchla ilchodach eapocsa forbartha freisin, is é 100 × 180mm an méid, agus is éard atá ann ná sraith líne leathan aghaidh 18 eilimint le fad maitrís agus 9Km ar leithead 1.900 Hz. Tá an íogaireacht leathanbhanda seo a leanas níos airde ná -190dB agus tá an luaineacht níos lú ná 2dB. Cruthaíonn an teoiric agus an turgnamh araon gur féidir leis an ábhar ilchodach an freagra astaíochta agus an íogaireacht glactha a mhéadú 3dB~5dB mar gheall ar éifeacht ró-mhuirearaithe an ábhair pholaiméir. Tar éis an clúdach crua a chur leis, tá an éifeacht níos soiléire agus is féidir é a fheabhsú faoi 10dB.

D'fhonn feabhas a chur ar chumas trasnaíochta torainn an dromchla frithloinge sonóra eagair taobh an loingsithe, úsáidtear hidreafón mór-limistéar sa sonóra eagair ar thaobh an chláir loinge de réir shaintréithe an gha a bhaineann le torann. Is ábhar piezoelectric idéalach é scannán piezoelectric PVDF chun hidreafóin limistéar mór a dhéanamh. Tá sé éadrom in uigeacht, solúbtha, agus éasca le cruth cuartha a dhéanamh. Táirgeadh hidreafón mór-limistéar le scannán PVDF d'achar 200 × 300 × 0.2 mm, agus tá an íogaireacht thart ar -200 dB sa raon minicíochta de roinnt céad hertz go 4 kHz. Chomh maith le scannáin piezoelectric PVDF, sna 1990í, forbraíodh ábhar scannáin piezoelectric nua PVDF-TrFE (VF2). arb é copolymer polaiméire ferroelectric é atá déanta as fluairíd pholaivinilideéin (PVDF) agus polatrifluoroethylene (TrFE), agus is modhnú radaíochta leictreonach é. Tá an cumas ag an ábhar nua seo fadhbanna cobhsaíochta teochta agus brú scannáin piezoelectric PVDF agus fadhbanna modh cliathánach a réiteach, agus tá an íogaireacht beagán feabhsaithe freisin.

Ó 1997 go 2000, d'fhorbair an Institiúid Ceirmeachta agus Ollscoil Xi'an Jiaotong i ndiaidh a chéile cineál ábhar criostail aonair leictreach voltas iarainn suaimhneach, dá ngairtear PMN2PT agus PZN2PT. Tá feabhas níos mó ag an ábhar seo ar dhlús stórála fuinnimh, comhéifeacht cúplála leictrimheicniúla, tairiseach tréleictreach agus a leithéidí ná gnáth-cheirmeacht piezoelectric, agus tá polarú iarmharach aige, agus ní gá claonadh DC. Tugtar paraiméadair feidhmíochta PMN2PT. Tá sé rátáilte mar cheannródaíocht annamh agus spreagúil sna deich mbliana ó tháinig criadóireacht piezoelectric sna 1950idí ag irisí mar EOLAÍOCHT agus AN NÁDÚR. Mar sin féin, tá easnaimh ann fós mar neart teanntachta meicniúil íseal agus castachtaí éagsúla le teocht, minicíocht agus réimse leictreach, agus tá an costas ró-ard. Déantar é de chineál IV lúbtha trasducer ardchumhachta minicíochta íseal, atá 5 dB níos airde ná an trasducer leis an struchtúr céanna déanta as ábhar PZT28. Tá réimse leictreach DC-polarized de dhíth ar chuid de chomhlacht ferroelectric PMN2X le húsáid mar ábhar astaithe ardchumhachta.