Cineálacha agus dearaí trasduchtóirí fuaimiúla faoi uisce(1)

Is iad na tonnta fuaime an t-aon iompróirí a bhfuil máistreacht ag daoine orthu chun faisnéis agus fuinneamh a tharchur thar achair fhada san fharraige mhór. úsáideann daoine tonnta leictreamaighnéadacha chun radair a fhorbairt. Mar an gcéanna, úsáideann daoine tonnta fuaime mar iompróirí faisnéise chun forbairt a dhéanamh trasducer fuaimiúil faoi uisce . Trealamh leictreonach do shuí, sainaithint agus sonóra cumarsáide. I bhfianaise an aigéin mhóir, is misean tábhachtach é guaillí Sonar: is é a bhaint amach go gach cearn den fharraige mhór, na rudaí éagsúla a aithint, fíor-aghaidh an domhain faoi uisce a insint do dhaoine, chun cabhrú le daoine iniúchadh a dhéanamh ar rúndiamhra na farraige. Le bheith ina loingseoireacht cumarsáide faoi uisce, tá siad i réimsí an dobharshaothraithe, iascaigh, forbairt acmhainní mara, taiscéalaíocht gheolaíochta agus gheomoirfeolaíoch muirí, airm mhíleata, etc. Déanann an buntáiste seo an sonar a bhreathnaíonn ar an uisce ó úsáid tosaigh na dtonnta ultrasonaic. Tosaíonn an sprioc agus leanann sé ag forbairt. Faoi láthair, leathnaíodh raon minicíochta oibre sonar go raon leathan. Tá an sonar gníomhach ó dheichí hertz go roinnt deicheanna meigihertz. Leathnaíodh minicíocht íseal sonóra éighníomhach go dtí an raon infreafhuaime. I banna minicíochta leathan den sórt sin, de réir rialachán. Spreagann an fhoirm chomhartha gléas tábhachtach a ghineann tonnta fuaime agus céadfaí agus a fhaigheann tonnta fuaime san uisce gan aon saobhadh. Tugtar trasduchtóir sonóra nó eagar sonar air seo. Is iad na gléasanna seo trealamh tosaigh an chórais sonar. Is iad freisin an “fuinneog” don chóras sonar chun idirghníomhú leis agus faisnéis a mhalartú leis an meán uisce. Is iad sin an córas sonar, mar sin tugtar “súile agus cluasa” an chórais sonóra go beoga ar an trasduchtóir sonóra nó ar an eagar sonóra. Le leathnú leanúnach ar réimse feidhme na teicneolaíochta sonar, tá prionsabail nua, teicneolaíochtaí nua, agus trealamh sonar nua tagtha chun cinn i sruth gan teorainn le feabhas a chur ar achrann míleata agus riachtanais oibríochtúla. Tá forbairt na teicneolaíochta sonar nua tar éis forbairt go mear ar trasducer ultrasonaic faoi uisce . teicneolaíocht Chuir na cinn teicneolaíochta céanna i réimse na n-aistritheoirí agus forbairt ábhar nua, meicníochtaí nua, agus trasduchtóirí struchtúracha nua cuma nua ar an gcóras sonar freisin. Seo forbhreathnú gairid ar fhorbairt na teicneolaíochta trasducer, tá sé san áireamh an trasducer hidreafhuaimneach ábhar nua, struchtúr nua agus meicníocht nua transducer hidreafhuaimneach, hidreafón nua, teicneolaíocht trasducer leathanbhanda, etc.

 Ábhar nua ~!phoenix_var124_0!~~!phoenix_var124_1!~

Tá an Is gléas é trasducers piezoelectric ADCP a chuireann comhshó fuinnimh i bhfeidhm i gcóras sonar.tá ábhar speisialta ann a bhfuil an cumas aige fuinneamh a thiontú. Tugtar ábhar feidhmiúil ar an ábhar seo. Áirítear ar na hábhair fheidhmiúla a úsáidtear chun an trasducer a dhéanamh go príomha ábhair piezoelectric (cosúil le criostail piezoelectric, criadóireacht piezoelectric, polaiméirí piezoelectric, etc.) agus ábhair magnetostrictive (cosúil le cóimhiotal nicil, cóbalt, nicil-iarann, ferrite, ferroalloy cré-annamh Etc.), úsáideann siad an éifeacht chomhshó piezoelectric fuinnimh agus an réimse maighnéadach fuinnimh frithpháirteach agus an éifeacht comhshó réimse maighnéadach fuinnimh agus an réimse maighnéadach fuinnimh a bhaint amach. fuinneamh. Cinneann dul chun cinn teicneolaíochta in ábhair fheidhmiúla go bunúsach an dul chun cinn sa teicneolaíocht trasducer. Le blianta beaga anuas, thug na héachtaí teicniúla i réimsí éagsúla na n-ábhar feidhme freisin le forbairt na teicneolaíochta trasducer. I 1963, fuair an Dr Clark amach go bhfuil airíonna maighnéadastrictive iontach ag na hábhair tearc-chré den tsraith lanthanide, ach níor cuireadh in úsáid phraiticiúil iad toisc go bhfuil an pointe curie níos ísle ná teocht an tseomra. Fuarthas amach go bhfuil airíonna supermagnetostrictive ag teocht an tseomra ag eilimintí cré annamh agus iarann ​​​​comhdhéanta de chóimhiotail dhénártha, thrínártha nó ceathartha. Is é an cóimhiotal cré is ionadaí ná Terfenol (comhpháirteanna Tb, Dy, Fe).

Is ábhar feidhmiúil nua é a bhfuil go leor airde tugtha air ó na 1980idí. Is cineál nua d'ábhar ilchodach criostail perovskite é titanate maignéisiam magnate-luaidhe maignéisiam (PMN-PT) agus titanate biosmat biosmat luaidhe-luaidhe (PZN-PT) ilchodach d'ábhar criostail perovskite ilchodach é titanate maignéisiam-luaidhe maignéisiam sileacáit ferroelectric (PMN-PT) agus biosmat luaidhe citrate-luaidhe titanate (PZN-PT). Aicme nua d'ábhair fheidhmiúla le hiarratais tuar dóchais inti. Roimhe seo, baineadh úsáid as nicil go coitianta in ábhair trasducer aimsithe doimhneachta. I 1917, d'úsáid an t-eolaí Francach Lang Zhiwan criostail Grianchloch chun trasduchtóir sonar a dhéanamh, ag leagan fasach do chur i bhfeidhm na n-ábhar piezoelectric ar sonóra sna 1940í , BaTiO le hairíonna piezoelectric láidir. Forbraíodh criadóireacht piezo go rathúil agus baineadh úsáid as go forleathan i gcórais sonóra le linn an Dara Cogadh Domhanda; Rinne criadóireacht piezoelectric PZT a forbraíodh sna 1950idí cúiteamh do Ba-TiO, criadóireacht lena raon teochta oibriúcháin leathan agus éifeachtacht chomhshó leictrimheicniúla den scoth. Easnaimh an ábhair chóimhiotail tearc-chré, a bhí tráth mar an t-ábhar is fearr le haghaidh trasdaitheoirí hidreafhuaimneach, tá siad níos airde ag teocht íseal ná ag teocht an tseomra, mar shampla Tb agus Dy0 ag 77 K. Tá uasluach 0.65% ag brú magnetostritach an ábhair, agus tá brú maighnéadastrictive de 0.25% ag teocht an tseomra ag Tefenol-D.

Maidir le trasduchtóir hidreafhuaimneach ultrasonaic, Cuirtear an t-ábhar slat cóimhiotail cré-annamh sa seomra fuar aeir, agus déantar é a scaipeadh agus a fhuarú ag túr fuaraithe an chuisneora. Cuirtear réimse maighnéadach claonta DC agus réimse maighnéadach excitation ar fáil don seomra gáis fuar ag corna an ábhair superconducting, agus tá an slat magnetostrictive ar bís chun an creathadh síneadh a ghiniúint agus a théann tríd an meaisín. Tarchuirtear an t-aistriú chuig an dromchla radaithe loine, agus brúnn an dromchla radaithe loine an meán uisce chun radaíocht tonn brú a ghiniúint. Tá an seomra folúis deartha sa struchtúr, is é an cuspóir an seoladh teasa a leithlisiú. Is clúdach brú-resistant múnlaithe é balla seachtrach an tseomra folúis, ar féidir leis brú 10 n-atmaisféar a sheasamh. Is iad seo a leanas na príomh-pharaiméadair theicniúla: minicíocht athshondach 430Hz, leibhéal foinse fuaime uasta 181.4dB, tá éifeachtacht thart ar 25%. Tá an cineál trasducer seo casta ina phróiseas monaraithe. Le blianta beaga anuas, tá daoine fós sásta úsáid a bhaint as ábhair Terfenol-D a oibríonn ag teocht an tseomra, ag caitheamh roinnt cineálacha maighnéadastrictive agus ag athsholáthar struchtúir nua chun feidhmíocht radaíochta a bhaint amach. 

Seo a leanas réamhrá gairid ar dhul chun cinn taighde roinnt ábhar maighnéadastreach struchtúrach le haghaidh trasduchtóir fuaimiúil faoi uisce s. Tá struchtúr simplí ag an trasducer fadaimseartha, agus cuirtear an slat magnetostrictive le chéile leis an gceann radaíochta tosaigh agus an mais eireaball chun córas creathadh aontoiseach a fhoirmiú. Is ábhar éadrom é an ceann radaíochta tosaigh i gcoitinne, agus is ábhar dlúth é an mais eireaball go ginearálta chun dromchla radaíochta a bhaint amach agus díláithriú creathadh níos mó. Tugtar isteach dhá chineál trasducers fadaimseartha a forbraíodh le hábhair Terfenol-D. Is trasduchtóir fadaimseartha ginearálta é ceann amháin le minicíocht athshondach de 1200 Hz, cumhacht fuaime 3 kW agus meáchan trasducer de 60 kg. Is é an ceann eile dhá cheann an tslat tearc-chré. Tá siad deartha mar thrasduchtóirí fadaimseartha radiating deireadh dúbailte flared le minicíocht athshondach de 400 Hz, cumhacht fuaime de 1.5 kW agus meáchan trasducer de 100 kg. Maidir leis an
trasducer braite doimhneacht Ultrasonach ciorclach, tá sé comhdhéanta de roinnt slata tearc-chré faoi iamh polagán rialta faoi iamh, agus tá sraith de creathadh dromchla sceitimíneacha ard a bhaint amach píosa radacach. radaíocht fhuaimiúil. A d'fhorbair sraith de thrasduchtóirí toroidal ard-chumhachta minicíocht íseal cré annamh, le minicíocht athshondach de 200 Hz (trastomhas istigh 0.56 m, trastomhas seachtrach 0.94 m, airde 0.37 m, leibhéal foinse fuaime 193 dB, meáchan) 410kg) agus trasducer le minicíocht athshondach de 30 Hz, trastomhas foinse airde, airde foinse 1.1. 195dB, meáchan 5t).