Dearadh is Fearr ar Bhlaosc Sféarúil Hidreafóin Veicteoir Comhchreathadh(2)

Is caighdeán é cruth an hidreafóin trasducer fuaimiúil cruth sféarúil . Tá sliogán sféarúil an hidreafóin comhdhéanta de leathsféar uachtaracha agus íochtair. Is é 36 mm ga seachtrach an dá leathsféar, is é 3 mm tiús bhalla an leathsféar íochtair, agus is é 4 mm tiús bhalla an leathsféar uachtarach. Úsáidtear fáinne O rubair le haghaidh séalaithe aiseach sa lár. D'fhonn cáilíocht an chuid neamh-bhrú den bhlaoscán a íoslaghdú, roghnaítear caighdeán O-fáinne Meiriceánach atá níos tanaí ná an caighdeán náisiúnta chun leithead an groove suiteála O-fáinne a laghdú. Tá na leathsféar uachtaracha agus íochtaracha ceangailte ag na snáitheanna ar an mblaosc sféarúil, ionas nach gá seasamh suiteála na boltaí cheangail a mhéadú, agus tá sé freisin an chuid neamhbhrú den bhlaosc a dhéanamh chomh beag agus is féidir. Toisc go bhfuil na leathsféar uachtaracha agus íochtaracha ceangailte le snáitheanna, tá suíomh ailíniú an dá leathsféar randamach nuair a bhíonn sé ag géarú. Dá bhrí sin, déantar 4 pholl fionraí earraigh a dháileadh go cothrom i lár dhromchla seachtrach an bhlaosc sféarúil in ionad dhá dháileadh go siméadrach ar an dá bhlaosc hemispherical. Lúb poll fionraí earraigh. Déan an leathsféar níos ísle beagán níos mó agus an leathsféar uachtarach beagán níos lú, ionas go mbeidh na poill fionraí earraigh go léir sa lár suite ar an leathsféar níos ísle. Úsáideann an braiteoir piocadh creathadh luasmhéadair piezoelectric trí-ais. Tá an luasmhéadair suiteáilte i lár an bhlaosc sféarúil trí lúibín, agus tá an ciorcad aeroiriúnaithe comhartha suiteáilte ar an taobh eile den lúibín. Tabhair faoi deara go bhfuil an 'lár' seo suite freisin sa bhlaosc leathsféar íochtair, ionas nuair a bhíonn an dá leathsféar níos doichte, is cuma cad é an uillinn idir an leathsféar uachtarach agus íochtair, ní dhéanfaidh sé difear d'ailíniú an luasmhéadair le treo an poll fionraí. Tar éis an tionól a bheith críochnaithe, ba cheart go mbeadh lár domhantarraingthe an hidreafóin veicteora ar fad ag teacht le lár an bhlaosc sféarúil trasducer fuaimiúil faoi uisce oiread agus is féidir. Déantar seasamh lár domhantarraingthe an hidreafóin i bhFíor 1 a ríomh go huathoibríoch ag na bogearraí samhaltaithe 3D, agus tá sé suite ag lárionad geoiméadrach an hidreafóin veicteora. Is é an limistéar lag den bhlaosc sféarúil brú-resistant deartha ná an nasc idir an groove O-ring agus an bhlaosc sféarúil agus oscailt na coda pollta. Chun an nasc idir an groove O-ring agus an bhlaosc sféarúil, cuir filléad mór chun an t-aistriú a dhéanamh go réidh chun tiúchan strus a laghdú. Chun an chuid piercing a oscailt, ar thaobh amháin, tiús an bhalla poll a mhéadú chun neart an bhalla poll a mhéadú, ar an láimh eile, cuir coirnéil bhabhta mór ag an aistriú idir balla poll agus dromchla istigh an bhlaosc sféarúil, agus ag an aistriú idir balla poll agus dromchla seachtrach an bhlaosc sféarúil Méadú ar an ábhar chun an t-aistriú a rianúil agus an tiúchan strus a laghdú. D'fhonn cúiteamh a dhéanamh ar an bhfadhb laghdaithe neart de bharr oscailt an bhlaosc hemispherical uachtarach, méadaíodh tiús an bhlaosc hemispherical uachtarach 1 mm ina iomláine. Ina theannta sin, tá neart níos airde ag na boltaí cruach brú-resistant a úsáidtear le haghaidh ródú tríd an stóras, atá comhionann le boltaí soladacha, agus tacaíonn siad leis na poill snáithithe.

 

4.5 Insamhladh feidhmíochta de bhlaosc brú-resistant de hidreafón veicteora

Is féidir a fheiceáil ó Fhíor 1 nach bhfuil an bhlaosc sféarúil brú-resistant deartha den hidreafón veicteoir ina bhlaosc sféarúil idéalach a thuilleadh. Is é an tionchar is mó ar fheidhmíocht brú-resistant ná oscailt poll snáithithe níos mó sa leathsféar uachtarach. Tá méadú tagtha ar thiús an leathsféar uachtair faoi 1 mm ar thionchar an poll. Níor ríomhadh na hathruithe seo go teoiriciúil. Úsáideann an méid seo a leanas an modh anailíse eiliminte críochta chun insamhalta struchtúrach statach agus insamhalta búcla eigenvalue a dhéanamh ar mhúnla tríthoiseach an bhlaosc sféarúil hidreafóin veicteora chun a fhíorú an féidir leis an hidreafón veicteoir deartha brú seachtrach de 30 MPa a sheasamh. Is é ANSYS Workbench na bogearraí ionsamhlúcháin eiliminte críochta a úsáidtear.

 

4.5.1 Insamhladh statach struchtúrach

Iompórtáil múnla digiteach tríthoiseach an bhlaosc sféarúil hidreafóin veicteoir isteach sna bogearraí insamhalta eilimint chríochnaithe, socraigh an t-ábhar bhlaosc go 7075T6 cóimhiotal alúmanaim, agus socraigh an modh teagmhála idir an bhlaosc uachtarach agus an breiseán agus idir na sliogáin uachtaracha agus íochtaracha chun modh ceangailteach, Úsáidtear an modh heicsahedron chun an múnla a mhogalra, socraítear an méid mogalra le feidhm lúbthachta, agus socraítear an t-uasmhéid go 0.8 mm. Socraítear na díláithriúcháin sna treoracha x, y, agus z go 0 ar dhromchla uachtarach an breiseán chun srian a chur ar aistriúchán an mhúnla; socraítear srianadh dromchla sorcóireach ar dhromchla sorcóireach seachtrach an breiseán, agus socraítear an treo tangential chun rothlú agus rothlú an mhúnla a theorannú. Aiseach agus gathacha saor in aisce; ualach brú de 30 MPa a chur i bhfeidhm ar gach dromchla seachtrach den bhlaosc hidreafóin (lena n-áirítear dromchla istigh an groove O-ring), agus déan anailís statach struchtúrach air. Taispeántar dáileadh déine strus an bhlaosc hidreafóin a fhaightear trí insamhalta i bhFíor 2. Roghnaítear an déine strus le haghaidh anailíse toisc go bhfuil sé ina strus comhionann bunaithe ar an tríú teoiric déine, tá an toradh níos sábháilte, agus tá sé oiriúnach le haghaidh anailíse soitheach brú.

Is beag an déine strus ar an bulge annular de bharr an groove O-fáinne i lár an bhlaosc hidreafóin (is féidir a mheas mar fháinne rib righin); is é luach insamhalta déine strus an chuid lár de na sliogáin leathsféaracha uachtaracha agus íochtaracha den bhlaosc hidreafóin an ceann is lú, tá a luach níos lú ná 202.7 MPa, ní áirítear anseo neamhleanúnachas agus tiúchan strus, is féidir é a mheas mar phríomh-déine strus an scannáin iomlán, de réir fhoirmle (6), an teoiric ar an strus scannán iomlán bunscoile (is é sin, an t-uasmhéid strus a bhaineann le ballaí tanaí a ríomh). MPa, atá comhsheasmhach go bunúsach leis na torthaí insamhalta. Tá an déine strus i bhformhór na réimsí de dhromchla istigh na sliogáin sféarúil uachtaracha agus íochtaracha sách mór, agus tá a luach níos lú ná 243.2 MPa. Baineann an strus ag an bpointe seo leis an strus lúbthachta bunscoile agus comhlíonann sé an teorainn níos lú ná 1.5 uair an strus incheadaithe. Tá crios strus mór annular ag acomhal an bhlaosc hemispherical níos ísle agus an protrusion annular lárnach, tá an déine strus thart ar 324.2 MPa, is é an strus anseo an strus bunscoile móide an strus tánaisteach, agus tá a luach níos lú ná 3 huaire an strus incheadaithe, a chomhlíonann na ceanglais dearaidh. Tá comhchruinnithe strus áitiúla ag an áit a bhfuil barr an bhlaosc hemispherical uachtarach i dteagmháil leis an breiseán agus cúpla áit sa groove O-ring. Is é an strus uasta 405.2 MPa, a bhaineann leis an strus bunscoile móide an strus tánaisteach móide an strus buaic. Ní bheidh tionchar ag an strus seo ar an tionchar a bhíonn ag teip neart go príomha ar mhainneachtain tuirse an bhlaosc brú. Mar sin, is féidir le bhlaosc sféarúil an hidreafóin veicteora brú seachtrach 30 MPa a sheasamh gan teip neart.

 

4.5.2 Insamhladh búcla luach Eigen

Ansin, athraítear an t-ualach brú ar dhromchla seachtrach an mhúnla bhlaosc sféarúil hidreafóin go 1 MPa, agus déantar an anailís buckling eigenvalue ar bhonn thorthaí an anailíse struchtúrach statach. Taispeántar i bhFíor 3 dífhoirmiúchán iomlán an mhodha búcla den chéad ordú de bhlaosc sféarúil an hidreafóin.

Is féidir a fheiceáil ó Fhíor 3 go dtarlaíonn an dífhoirmiúchán go príomha sa leathsféar níos ísle, mar gheall ar an níos tanaí an bhlaosc sféarúil, is measa an cobhsaíocht. Is é 680.35 an fachtóir ualach búcla den chéad ordú, mar sin is é 680.35 MPa luach insamhalta brú éagobhsaíochta ríthábhachtach an bhlaosc sféarúil hidreafóin, atá beagán níos airde ná an brú criticiúil éagobhsaíocht imlíne arna ríomh ag an bhfoirmle 611.6 MPa. Mar sin, is féidir le bhlaosc sféarúil an hidreafóin veicteora brú seachtrach 30 MPa a sheasamh gan teip cobhsaíochta.

 

4.6 Táirgeadh hidreafóin veicteora

Na sliogáin hemispherical uachtair agus íochtair an déantar braiteoir hidreafóin veicteora a phróiseáil ag uirlisí meaisín CNC. Is é an t-ábhar cóimhiotal alúmanaim 7075-T6, agus tá an dromchla anodized chun scannán cosanta dlúth ocsaíd a fhoirmiú chun cruas an dromchla a fheabhsú agus creimeadh uisce farraige a chosc. Taispeántar an hidreafón veicteoir sféarúil comh-chreathadh críochnaithe i bhFíor 4. Tar éis an tomhais iarbhír, is é 274.7 g a mais, agus is é 1.40 × 103 kg/m3 a dhlús. Is é ga seachtrach an hidreafóin veicteora ná Ro=36 mm, agus é a chur ina chothromóid (4), tacaíonn méid an hidreafóin seo le teorainn uachtarach a mhinicíochta oibre fmax=2653 Hz. Ar mhaithe le héascaíocht, déan teorainn uachtarach a mhinicíochta oibre a shlánú go 3000 Hz. Ag an am seo, kRo = 0.45239, cóimheas dlús 0r / r = 1.40, a chur in ionad cothromóidí (1) agus (2) i cothromóidí (1) agus (2) a fháil v/v0=0.77, an t-uasmhéid Is é an difríocht chéim ach 0.15 ° , a chomhlíonann na ceanglais iarratais.

 

5 Veicteoir tástála feidhmíochta hidreafóin

D'fhonn a sheiceáil an gcomhlíonann feidhmíocht fhuaimiúil agus friotaíocht brú an hidreafón veicteoir sféarúil comh-chreathadh atá deartha agus monaraithe na ceanglais, cuirtear na samplaí hidreafóin sa fheadán tonnta seasta le haghaidh tástálacha íogaireachta agus díríochta, agus déantar an tástáil brú statach san autoclave.

 

5.1 Tástáil íogaireachta

Íogaireacht an luasmhéadair piezoelectric trí-ais a úsáidtear sa chomh-chreathadh Is é hidreafón veicteoireach faoi uisce san Airteagal seo ná Ma=2500 mV/g. Cuirtear íogaireacht treoluas creathadh hidreafóin veicteora in iúl go ginearálta ag an íogaireacht choibhéiseach brú fuaime saor-réimse Mp. Tá an gaol comhshó seo a leanas idir Mp agus Ma. Is féidir luach tomhaiste iarbhír mheándlúis an hidreafóin a chur ina chothromóid (3) a fháil | v/v0|=0.7895, substituting this value into equation (16), the relationship between the theoretical equivalent sound pressure sensitivity of the vector hydrophone and the sound wave frequency can be obtained, as shown by the black solid line in Figure 5. At 500 Hz, the theoretical sensitivity of the vector channel of the vector hydrophone is -187.4 dB (0 dB re 1V/μPa, excluding the amplification factor of réamhamplifier ionsuite an hidreafóin), a mhéadaíonn an íogaireacht faoi 6 dB in aghaidh an ochtáibh. Déantar íogaireacht treoluas creathadh an hidreafóin veicteora a thástáil i bhfeadán tonn sheasta ag baint úsáide as modh comparáide, agus is é banda minicíochta éifeachtach an fheadáin seasamh tonnta 100 ~ 1000 Hz. Léirítear torthaí tomhaiste íogaireacht gach cainéal den hidreafón veicteoir sféarúil comh-chreathadh i bhFíor 5 leis na pointí réalta dearga. Is féidir a fheiceáil go bhfuil cuair tomhaiste íogaireacht na dtrí chainéal veicteoir go bunúsach ag teacht leis na cuair teoiriciúla. Is iad íogaireachtaí na gcainéal X, Y, agus Z ag 500 Hz ná -188.9, -188.1, agus -187.6 dB, faoi seach. Ní sháraíonn earráid comhsheasmhachta íogaireachta gach cainéal veicteoir sa bhanda minicíochta tomhais 1.2 dB; úsáidtear an modh is lú cearnach chun an fána atá feistithe le cuar íogaireachta na dtrí chainéal a fháil, agus tá an difríocht uasta idir sonraí íogaireachta na dtrí chainéal agus an fána comhfhreagrach níos lú ná 0.8 dB, Is é sin, tá éagobhsaíocht leibhéal íogaireachta an hidreafóin níos lú ná 0.8 dB; méadaíonn an íogaireacht faoi 6 dB in aghaidh an ochtáve, atá ag teacht leis an treocht teoiriciúil.

 

5.2 Tástáil treoíochta

 

Go teoiriciúil, ba cheart go mbeadh treoshuíomh comhshine neamhspleách ar mhinicíocht ag na trí chainéal veicteoirí den hidreafón veicteoir sféarúil comh-chreathadh. Úsáidtear an modh uainíochta chun treoshuíomh an hidreafóin veicteora sféarúil comh-chreathadh a thomhas sa fheadán seasamh-tonn, agus is é 0.4 ° eatramh uilleach na tástála uainíochta. Rinneadh tástáil ar dhírigheacht na gcainéal X, Y, agus Z ag 100, 500, agus 1000 Hz faoi seach. Léiríonn na torthaí go bhfuil treoshuíomh maith cosine ag na trí phointe minicíochta ag na bealaí X, Y, agus Z. Taispeántar cuair dhíreachachta na gcainéal X, Y, agus Z ag 500 Hz i bhFíor 6. Is féidir a fheiceáil gurb é 34.1 dB an doimhneacht poll íosta de chuar treorach X-chainéil, agus is é 29.8 dB an doimhneacht poll íosta de chuar treorach Y-chainéil. Is é 38.9 dB íosdoimhneacht an chlais do chuar treorach an chainéil. Ós rud é go bhfuil an comhartha a ghineann an tonn fuaime ar an gcainéal atá le tomhas nuair a bhíonn an hidreafón veicteoir ag an bpointe cuasach thar a bheith beag, ní stopann an córas rothlach nuair a bhíonn an córas tástála ag obair, agus tarchuirtear tonnchrith meicniúil agus torann an chórais rothlach go díreach chuig an veicteoir tríd an earrach fionraí. Ar an hidreafón, is minic go mbíonn an comhartha a ghintear ar an gcainéal atá le tomhas i bhfad níos mó ná an comhartha fuaimiúil, agus mar sin tá doimhneacht an chlais a fhaightear tríd an tomhas i bhfad níos éadomhain ná an luach iarbhír. Mar sin féin, sroicheann an doimhneacht poll is lú sna trí chainéal veicteoir 29.8 dB, ar féidir leo freastal ar riachtanais iarratais.

 

5.3 Tástáil voltais a sheasamh

Rinneadh an tástáil brú statach ar an hidreafón sféarúil comh-chreathadh san uathchlábh. De réir GB 150.1, le haghaidh tástála hiodrálach soitheach brú seachtrach, ba cheart 1.25 uair an brú dearaidh a ghlacadh mar an brú tástála. Is é 30 MPa brú dearadh an hidreafóin veicteora, agus mar sin socraítear brú uasta na tástála brú go 37.5 MPa. Le linn na tástála, rinneadh insamhladh ar mhodh brú na glide hidreafóin feadh phróifíl an faoileoir faoi uisce. Ar dtús, méadaíodh an brú go 37.5 MPa ar luas tairiseach, agus coinníodh an brú ar feadh leath uair an chloig, ansin scaoileadh an brú go mall, agus méadaíodh an brú go 37.5 MPa ag luas leanúnach arís, agus rinneadh an timthriall arís agus arís eile 5 huaire. Ní raibh aon titim brú tobann san uathchlábh le linn an phróisis brúchóirithe ar fad. Ní dhearnadh damáiste do chuma an dá shampla hidreafóin roimh agus tar éis comhbhrú, agus bhí an meáchan mar an gcéanna. Ansin athtástáil feidhmíocht fhuaimiúil an hidreafóin sa fheadán tonnta seasta. Léirigh na torthaí tástála gur oibrigh an hidreafón de ghnáth tar éis é a chur faoi chois, agus go raibh a íogaireacht agus a dhírigheacht go bunúsach mar an gcéanna roimh an gcur faoi chois. Tá sé cruthaithe gur féidir leis an hidreafón veicteoir sféarúil comh-chreathadh brú uisce 37.5 MPa a sheasamh.

 

6 Conclúid

De réir na gceanglas maidir le friotaíocht brú agus feidhmíocht fhuaimiúil hidreafón veicteoir doimhneacht mhór, molann an páipéar seo modh deartha le haghaidh bhlaosc sféarúil brú meán-dlúis íosta de hidreafón veicteoir sféarúil comh-chreathadh, a bhfuil tábhacht threoraithe teoiriciúil tábhachtach aige maidir le réadú innealtóireachta. Anailís agus ríomh gnáth-ábhair innealtóireachta domhainfharraige, agus roghnaigh cóimhiotal alúmanaim 7075T6 mar an t-ábhar le haghaidh bhlaosc brú-resistant an hidreafóin veicteora; glacadh leis an modh dearadh bhlaosc sféarúil meán-dlúis brú-resistant, trí ríomhaireachtaí teoiriciúla agus insamhaltaí eilimint críochta, chun neart agus cobhsaíocht an bhlaosc a chinneadh. tacaíonn toisí seachtracha an hidreafóin veicteora le teorainn uachtarach a mhinicíochta oibre suas le 3000 Hz, agus is é an íogaireacht -188 dB@500 Hz, tá earráid comhsheasmhachta íogaireachta na dtrí chainéal níos lú ná 1.2 dB, agus tá na luaineachtaí íogaireachta go léir níos lú ná 0.8 dB. Is figiúr idéalach a hocht treoracht na dtrí chainéal. I gcás torann rothlaithe meicniúil, an pointe cuasach Tá an doimhneacht níos airde ná 29.8 dB freisin.