ब्रॉडबैंड संयुक्त अंडरवाटर ध्वनिक ट्रांसड्यूसर का डिजाइन, विकास और अनुप्रयोग

परिचय

 

महासागर न केवल मत्स्य पालन और खनिज संसाधनों का एक महत्वपूर्ण खजाना है, बल्कि देशों के लिए राष्ट्रीय सुरक्षा और सैन्य संघर्षों को बनाए रखने के लिए भी एक महत्वपूर्ण स्थान है। इसलिए, समुद्री संसाधनों की वर्तमान खोज और विकास, पानी के नीचे संचार और जहाजों के नेविगेशन, पानी के नीचे लक्ष्य का पता लगाने और पहचान के साथ-साथ समुद्री पर्यावरण निगरानी और प्राकृतिक आपदा पूर्वानुमान के लिए पानी के नीचे ध्वनिक तकनीक एक महत्वपूर्ण साधन बन गई है। पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर पानी के नीचे ध्वनिक प्रौद्योगिकी में ध्वनि तरंग उत्सर्जन और रिसेप्शन का वाहक है, और इसका तकनीकी स्तर पानी के नीचे ध्वनिक प्रौद्योगिकी के अंतिम प्राप्ति प्रभाव को सीधे प्रभावित करता है या यहां तक ​​कि निर्धारित भी करता है। सक्रिय सोनार पहचान और समुद्री संसाधन अन्वेषण के लिए कम आवृत्ति, उच्च शक्ति और छोटे आकार वाले ट्रांसड्यूसर की आवश्यकता होती है। शोर सिमुलेशन और सोनार अंशांकन के लिए अल्ट्रा-लो फ़्रीक्वेंसी और अल्ट्रा-वाइडबैंड विशेषताओं वाले पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर की आवश्यकता होती है। पानी के भीतर ध्वनिक संचार के क्षेत्र में, पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर में उच्च दक्षता, अल्ट्रा-वाइडबैंड, उच्च संवेदनशीलता और फ्लैट इन-बैंड की विशेषताओं की आवश्यकता होती है। सामान्य तौर पर, पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर कम आवृत्ति, ब्रॉडबैंड, उच्च शक्ति, छोटे आकार और गहरे पानी की ओर विकसित हो रहे हैं। गहरे पानी का ट्रांसड्यूसर 11,000 मीटर तक की गहराई पर काम करने के लिए आंतरिक फ्लशिंग विधि को अपनाता है, और मल्टी-मोड कंपन बनाने के लिए आंतरिक तेल गुहा और संरचनात्मक भागों के युग्मन का उपयोग करता है, जो ट्रांसड्यूसर के आवृत्ति बैंड को चौड़ा करता है। एक बहु-गुंजयमान गुहा विभिन्न आकारों के अतिप्रवाहित गोल ट्यूबों द्वारा बनाई जाती है, और एक व्यापक ट्रांसड्यूसर प्राप्त करने के लिए गोल ट्यूबों के आकार को बदलकर कार्य आवृत्ति को समायोजित किया जा सकता है।

 

फ़्रीक्वेंसी रेंज की बैंडविड्थ 200Hz~2kHz है। का व्यास अंडरवाटर हाइड्रोफोन ट्रांसड्यूसर 250 मिमी और लंबाई 500 मिमी है। कवरेज बैंड 7~15kHz है, ध्वनि स्रोत स्तर 200dB है, प्राप्त संवेदनशीलता -176dB है, और पानी के नीचे काम करने की गहराई 11000m है। हाल ही में विकसित ट्रांसड्यूसर का आकार व्यास 240 मिमी है, लंबाई 420 मिमी है, कवरेज आवृत्ति बैंड 1.8 ~ 8.0kHz है, ट्रांसमिशन प्रतिक्रिया 144dB है, और इन-बैंड उतार-चढ़ाव 6dB से कम है। संक्षेप में, विदेशी पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर ने पूरे कामकाजी आवृत्ति बैंड को कवर किया है, यहां तक ​​कि पूरे जल क्षेत्र को भी कवर किया है, और इंजीनियरिंग, क्रमबद्धता और सामान्यीकरण में एक निश्चित पैमाने का गठन किया है, जो उद्योग के उन्नत स्तर का प्रतिनिधित्व करता है। घरेलू अनुसंधान संस्थानों और अन्य संबंधित इकाइयों ने बहुत सारे शोध और प्रयोग किए हैं, और कुछ परिणाम प्राप्त किए हैं। हालाँकि, विदेशी देशों की तुलना में पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर की प्रमुख प्रौद्योगिकी और प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में अभी भी एक निश्चित अंतर है, विशेष रूप से अल्ट्रा-वाइडबैंड, छोटे आकार और पानी के नीचे ध्वनिक पहचान में उच्च प्रदर्शन के लिए लगातार बढ़ती आवश्यकताओं के लिए गहन शोध की आवश्यकता है। विकास आवश्यकताएँ। विभिन्न देशों में जहाजों की शोर कम करने की तकनीक के विकास के साथ, जहाजों और पानी के नीचे के लक्ष्यों का शोर स्तर धीरे-धीरे कम हो गया है। पानी के नीचे के हथियार और उपकरण जैसे टॉरपीडो ज्यादातर पता लगाने की सीमा का विस्तार करने और जटिल पानी के नीचे ध्वनिकी में सुधार करने के लिए ब्रॉडबैंड पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग करते हैं। प्रतिध्वनि पृष्ठभूमि के तहत पता लगाने की क्षमता और हिट सटीकता पानी के भीतर लक्ष्य पहचानने की क्षमता को बढ़ाती है। इसके अलावा, विभिन्न नौसेनाओं, खुफिया एजेंसियों, आर्थिक संस्थाओं और यहां तक ​​​​कि अंतरराष्ट्रीय आतंकवादी संगठनों के जवाब में, टोही, तोड़फोड़, विस्फोट और खदान बिछाने के संचालन के लिए फ्रॉगमैन, स्वायत्त पानी के नीचे के वाहनों (एयूवी), और सूक्ष्म पनडुब्बियों की तैनाती में अक्सर छोटे पैमाने के ऑपरेशन किए जाते हैं। दूर से नियंत्रित मानव रहित सबमर्सिबल (आरओवी) और अन्य पानी के नीचे के वाहन सुरक्षा संरक्षण के लिए विभिन्न पहचान उपकरणों से लैस हैं, और उनके सोनार के मुख्य तकनीकी संकेतकों के लिए विशिष्ट आवश्यकताओं को सामने रखा गया है। इस पेपर में, सतह के जहाजों के वेक बबल्स के ध्वनिक पता लगाने की आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, एक मॉडल को 3 ~ 100kHz अल्ट्रा-वाइडबैंड प्राप्त करने और संचारित करने वाले कार्यों के साथ डिजाइन और विकसित किया गया है, जो बड़े उद्घाटन कोण पर जहाजों के वेक बबल्स के वास्तविक समय के पानी के नीचे ध्वनिक माप का संचालन कर सकता है, और इसके लिए आवश्यक है कि प्राप्त करने और भेजने के कार्य एक दूसरे से स्वतंत्र हों। और नियंत्रणीय, समग्र संरचना को कॉम्पैक्ट होना आवश्यक है, भौतिक आकार छोटा है, और इसे छोटे ROM पर स्थापित करना और उपयोग करना आसान है। वास्तविक आवश्यकताओं और वास्तविक कामकाजी परिस्थितियों को ध्यान में रखते हुए, इस लेख में वर्णित ट्रांसड्यूसर के मुख्य तकनीकी संकेतक इस प्रकार हैं: 1) संचारण आवृत्ति 3 ~ 100 kHz है, और प्राप्त आवृत्ति 1 ~ 100 kHz है। 2) उत्सर्जन ध्वनि स्रोत स्तर ≥ 189dB। 3) संवेदनशीलता प्राप्त करना ≥ -180dB। 4) इन-बैंड उतार-चढ़ाव ≤ 6dB। 5) बीम की चौड़ाई (क्षैतिज) ≥ 90° (-3dB)। 6) बीम की चौड़ाई (ऊर्ध्वाधर) ≥ 70° (-3dB)। 7) कार्यशील पानी की गहराई ≥ 500 मीटर। 8) आयाम ≤ 350 मिमी × 150 मिमी × 250 मिमी। 9) द्रव्यमान ≤ 10 किग्रा. उनमें से, आरओवी एक छोटी पहचान संरचना है, और इसकी वहन क्षमता सीमित है, इसलिए ट्रांसड्यूसर जितना संभव हो उतना छोटा, वजन में हल्का और प्रदर्शन संकेतकों को पूरा करने के आधार पर लागू करना आसान होना चाहिए।

 

2 ट्रांसड्यूसर डिजाइन और विकास

 

2.1 ट्रांसड्यूसर डिजाइन और सिमुलेशन विश्लेषण

पानी के नीचे सिलेंडरिकल ट्रांसड्यूसर प्राप्त करने और संचारित करने की एक अलग संरचना से संबंधित है। ट्रांसमिटिंग अंत को तीन मिश्रित रॉड संरचना ट्रांसड्यूसर का उपयोग करके महसूस किया जाता है, और संबंधित आवृत्ति बैंड 3 ~ 18kHz, 18 ~ 45kHz, 45 ~ 100kHz हैं; प्राप्त अंत को 2 पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक रिंग श्रृंखला हाइड्रोफोन का उपयोग करके महसूस किया जाता है, और आवृत्ति बैंड क्रमशः 1-40kHz, 40-100kHz हैं। उपर्युक्त ट्रांसमिटिंग और रिसिविंग ट्रांसड्यूसर बेस को समग्र रूप से पैक किया गया है, और एक एंटी-ध्वनिक बाफ़ल अंदर डिज़ाइन किया गया है। पैकेज एकीकृत होने के बाद, कुल द्रव्यमान लगभग 9 किलोग्राम है। ट्रांसड्यूसर का समग्र आकार एक अनियमित घनाकार है। मूल आकार लगभग 310 मिमी × 150 मिमी × 220 मिमी है। स्वरूप चित्र 1 में दिखाया गया है। मुख्य केबल को कनेक्टर के रूप में बाहरी सोनार इलेक्ट्रॉनिक उपकरण से जोड़ा जा सकता है।

 

इस लेख में पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर की मुख्य तकनीकी सूचकांक आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, उपरोक्त डिज़ाइन योजना के साथ मिलकर, इसके संचारण और प्राप्त करने के प्रदर्शन का सिमुलेशन विश्लेषण किया गया है। इस पेपर में डिज़ाइन किए गए ट्रांसड्यूसर की जटिल संरचना और व्यापक आवृत्ति बैंड कवरेज के कारण, सैद्धांतिक विश्लेषण विधियां गणना और सिमुलेशन के लिए उपयुक्त नहीं हैं। जैसा कि हम सभी जानते हैं, परिमित तत्व विधि एक संख्यात्मक सिमुलेशन विधि है जिसका व्यापक रूप से वर्तमान इंजीनियरिंग अभ्यास में उपयोग किया जाता है। मुक्त-क्षेत्र जल क्षेत्र का अनुकरण करने और ट्रांसड्यूसर का एक सरलीकृत मॉडल स्थापित करने के लिए ANSYS सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें। ध्वनि दबाव की गणना करने के लिए सीधे सामने के कवर के सामने दूर-क्षेत्र इकाई में एक बिंदु का चयन करें, और फिर ट्रांसड्यूसर की ट्रांसमिट वोल्टेज प्रतिक्रिया को परिवर्तित किया जा सकता है। दूर-क्षेत्र इकाई में, ट्रांसड्यूसर की उत्सर्जन दिशा के खुले कोण की गणना करने के लिए ट्रांसड्यूसर के केंद्र के साथ एक निश्चित दूरी पर प्रत्येक दिशा में ध्वनि दबाव का चयन करें। चूंकि मिश्रित रॉड ट्रांसड्यूसर में अक्षीय समरूपता होती है, इसलिए परिमित तत्व विश्लेषण के लिए एक 2डी अक्षसिमेट्रिक ट्रांसड्यूसर परिमित तत्व मॉडल का चयन किया जाता है। ANSYS गणना का उपयोग करते समय, ट्रांसड्यूसर पर पानी के प्रभाव पर विचार करना आवश्यक है। आमतौर पर समतुल्य प्रभाव वाटर पोलो होता है, और फिर समाधान की गणना के लिए लोड लगाया जाता है। पानी में ट्रांसड्यूसर का मॉडल चित्र 2 और 3 में दिखाया गया है।

 

यह चित्र 2 और 3 से देखा जा सकता है कि ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर दोहरे-अनुनाद पीक ब्रॉडबैंड के साथ डिज़ाइन किए गए हैं। ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर की 3~18kHz इकाई की गुंजयमान आवृत्तियाँ 5kHz, 14kHz हैं, और 18~45kHz की इकाई की गुंजयमान आवृत्तियाँ 20kHz, 40kHz हैं, और 45~100kHz, 55kHz की गुंजयमान आवृत्तियाँ हैं। प्राप्त हाइड्रोफोन की 1-40kHz इकाई एक पीजोइलेक्ट्रिक रिंग का उपयोग करती है, और एक फ्लैट कार्यशील आवृत्ति बैंड सुनिश्चित करने के लिए एकल-रिंग गुंजयमान आवृत्ति 40kHz से अधिक है। आंतरिक दो-श्रृंखला और दो-समानांतर संरचना संवेदनशीलता और स्थिरता में सुधार करती है; प्राप्त हाइड्रोफोन की 40-100kHz इकाई पीजोइलेक्ट्रिक कम्पोजिट सामग्री का उपयोग करती है, बैंड में समतलता सुनिश्चित करने के लिए अनुनाद आवृत्ति 100kHz से अधिक है। इस पेपर में, परिमित तत्व समीकरण का उपयोग MU ¨ + CU · +KU = F (1) के रूप में किया जाता है जहां: M द्रव्यमान मैट्रिक्स है; सी अवमंदन मैट्रिक्स है; K कठोरता मैट्रिक्स है; यू नोडल विस्थापन वेक्टर है; एफ लोड वेक्टर है. उत्सर्जन वोल्टेज प्रतिक्रिया स्तर टीवीआर टीवीआर = 20एलजी पी आरवी + 120 (2) है जहां: पी नोड का ध्वनि दबाव है; आर ध्वनि स्रोत के नोड से समतुल्य केंद्र तक की दूरी है; V लागू वोल्टेज है. ANSYS में ध्वनिक अक्ष पर नोड का ध्वनि दबाव p निकालें, और ट्रांसड्यूसर के उत्सर्जन प्रतिक्रिया वक्र की गणना करें। वास्तविक डिजाइन में, पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर का ट्रांसमिटिंग भाग तीन प्रकार के मिश्रित रॉड ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर से बना होता है, जो ब्रॉडबैंड दिशात्मक उत्सर्जन का एहसास करता है और एक ही समय में पीछे के विकिरण को दबा देता है। ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर एक विस्तृत आवृत्ति रेंज को कवर करता है और मुख्य रूप से पानी के नीचे ध्वनिक माप के लिए उपयोग किया जाता है। पानी के भीतर ध्वनिक माप की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए इसमें अच्छी इन-बैंड फ़्लैटनेस होनी चाहिए। इंजीनियरिंग में, ट्रांसड्यूसर के विकिरण वाले सिर के आकार को अनुकूलित करने, या बैंड में उतार-चढ़ाव को कम करने के लिए चरण अनुकूलन को नियंत्रित करने और दोहरे-अनुनाद (या 'दोहरी उत्तेजना') उत्सर्जन ट्रांसड्यूसर से पहले और बाद में पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक स्टैक पर श्रृंखला प्रतिरोध जैसे तरीकों का अक्सर उपयोग किया जाता है। , कार्यशील आवृत्ति बैंड में ट्रांसड्यूसर के संचारित वोल्टेज प्रतिक्रिया के उतार-चढ़ाव को और कम करने के लिए। यह पेपर छोटे ROM पर लगे ट्रांसड्यूसर के आकार और गुणवत्ता के साथ-साथ समग्र स्थापना संरचना पर विचार करता है, और मुख्य रूप से ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर के इन-बैंड उतार-चढ़ाव को दबाने के लिए साहित्य की विधि को अपनाता है, यानी मिलान अवरोधक के प्रतिरोध को समायोजित करने की विधि। यह मानते हुए कि ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर के अंदर सामने और पीछे पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक स्टैक की श्रृंखला प्रतिरोध क्रमशः आर 1 और आर 2 है, बैंड में ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर की समतलता को नियंत्रित करने के लिए आर 1 और आर 2 के प्रतिरोध मूल्यों को समायोजित किया जाता है। परिमित तत्व विश्लेषण के माध्यम से, विभिन्न प्रतिरोध मूल्यों के तहत ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर की उत्सर्जन प्रतिक्रिया का अनुकरण किया जाता है। एक उदाहरण के रूप में डिज़ाइन किए गए 18~45kHz डबल-रेज़ोनेंस ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर को लेते हुए, सिमुलेशन विश्लेषण से पता चलता है कि ट्रांसमिटिंग प्रतिक्रिया प्रतिरोध मान वक्र के साथ भिन्न होती है जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि आर 1 और आर 2 को समायोजित करना मूल रूप से ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर के आवृत्ति बैंड में समतलता को नियंत्रित कर सकता है। प्रतिरोधों R1 और R2 को अनुकूलित करके, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि जब R1=940 Ω , R2=330 Ω , तो इसमें बेहतर इन-बैंड समतलता होती है। (चित्र 4 में बिंदीदार रेखा द्वारा दिखाया गया है), और समग्र इन-बैंड उत्सर्जन प्रतिक्रिया में ज्यादा बदलाव नहीं होता है,

 

यह डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, वास्तविक भौतिक आकार और ब्रॉडबैंड प्रतिबाधा मिलान के साथ मिलकर, व्यापक सिमुलेशन 3 ~ 18kHz, 18 ~ 45kHz और 45 ~ 100kHz ट्रांसमीटर ट्रांसमीटर वोल्टेज प्रतिक्रिया सिमुलेशन परिणाम प्राप्त कर सकता है, जैसा कि चित्र 5-7 में दिखाया गया है। इसे आकृतियों द्वारा देखा जा सकता है। 5-7 कि ट्रांसड्यूसर की ट्रांसमीटर वोल्टेज प्रतिक्रिया आवृत्ति बैंड में 140 डीबी से कम नहीं है, जो डिजाइन इनपुट से संबंधित तकनीकी संकेतकों की आवश्यकताओं को पूरा करती है, और लंबी दूरी की पानी के नीचे ध्वनिक पहचान के लिए एक बड़ा ध्वनि स्रोत स्तर प्रदान कर सकती है।

हाइड्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर के प्राप्त भाग को हाइड्रोफोन सरणियों के दो सेटों के संयोजन से महसूस किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक दिशात्मक रिसेप्शन प्राप्त करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक रिंगों की एक श्रृंखला और समानांतर कनेक्शन को अपनाता है। उनमें से, 1-40kHz फ्रीक्वेंसी बैंड हाइड्रोफोन श्रृंखला में जुड़े दो पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक रिंगों के रूप में बनाया गया है। एकल हाइड्रोफोन की संवेदनशीलता -193dB से कम नहीं है, और श्रृंखला कनेक्शन के बाद हाइड्रोफोन की संवेदनशीलता -178dB से कम नहीं है। संवेदनशीलता सिमुलेशन विश्लेषण परिणाम चित्र 8 में दिखाए गए हैं। हाइड्रोफोन में कोई क्षैतिज दिशा नहीं है (बाफ़ल-समायोज्य दिशा लागू की जा सकती है), और 3kHz ऊर्ध्वाधर दिशा लगभग 130 ° है । सिमुलेशन परिणाम चित्र 9 में दिखाए गए हैं। 40kHz ऊर्ध्वाधर दिशा लगभग 73 ° है , और सिमुलेशन परिणाम चित्र में दिखाए गए हैं 

 

 

11. 40~100kHz फ्रीक्वेंसी बैंड में हाइड्रोफोन का प्राप्त भाग दो पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक रिंग श्रृंखला संरचना को अपनाता है। कार्यशील आवृत्ति 40~100kHz के उपयोग को पूरा कर सकती है, लेकिन संवेदनशीलता कम है। सीरीज कनेक्शन के बाद हाइड्रोफोन की संवेदनशीलता -180dB से कम नहीं होती है। संवेदनशीलता सिमुलेशन परिणाम इस प्रकार हैं जैसा कि चित्र 11 में दिखाया गया है। हाइड्रोफोन के स्तर में कोई दिशात्मकता नहीं है (दिशा को समायोजित करने के लिए एक बाफ़ल लगाया जा सकता है), और 100kHz पर ऊर्ध्वाधर दिशात्मकता लगभग 77 ° है । सिमुलेशन परिणाम चित्र 12 में दिखाए गए हैं

परिमित तत्व विधि पर आधारित सिमुलेशन विश्लेषण के अनुसार, इस पेपर में डिज़ाइन किया गया संयुक्त ट्रांसड्यूसर संचारण और प्राप्त करने के मामले में डिज़ाइन इनपुट आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, और मुख्य तकनीकी संकेतक संतुष्ट हैं।

 

 2.2 ट्रांसड्यूसर विकास

ब्रॉडबैंड संयुक्त गोलाकार पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर को उपयोग के लिए एक छोटे ROM पर स्थापित किया गया है। ब्रॉडबैंड ध्वनिक पहचान की जरूरतों को पूरा करने के आधार पर, यह छोटे आकार और हल्के वजन के डिजाइन पर ध्यान केंद्रित करता है। इस पेपर में, एक छोटे ROM के समग्र संरचना डिजाइन के साथ संयुक्त, अंतिम विकसित ट्रांसड्यूसर को चित्र 13 में दिखाया गया है। विशिष्ट डिजाइन संरचना को चित्र 14 में दिखाया गया है। इस पेपर में डिजाइन और विकसित ब्रॉडबैंड संयुक्त पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर 3 ~ 100 kHz की ट्रांसमिटिंग आवृत्ति रेंज, 1 ~ 100 kHz के प्राप्त आवृत्ति बैंड को कवर करता है, और भौतिक वस्तु का कुल द्रव्यमान 9.4 किलोग्राम (हवा में, ब्रैकेट और कनेक्शन केबल सहित) है। आकार 328.5 मिमी × 140 मिमी × 240 मिमी है, जो डिज़ाइन इनपुट में आकार और गुणवत्ता आवश्यकताओं से छोटा है, जिससे ROM वहन क्षमता की आवश्यकताएं कम हो जाती हैं। ट्रांसड्यूसर का मिलान किया जाता है और ROM बॉडी पर स्थापित किया जाता है, और इंस्टॉलेशन के बाद की वास्तविक वस्तु चित्र 15 में दिखाई जाती है। सिमुलेशन विश्लेषण परिणामों का उपयोग डिज़ाइन संदर्भ इनपुट के रूप में किया जा सकता है, लेकिन बाद के वास्तविक विकास और डिबगिंग प्रक्रिया में, वास्तविक उपयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए इसे वास्तविक माप स्थिति के अनुसार समायोजित करने की आवश्यकता होती है।

 

3 प्रायोगिक परीक्षण

ब्रॉडबैंड संयुक्त पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर का ट्रांसमिटिंग भाग 3~100kHz को कवर करने वाले एक कार्यशील आवृत्ति बैंड को बनाने के लिए 3 ऊर्ध्वाधर इकाइयों को अपनाता है, और प्राप्त करने वाला भाग 1~100kHz को कवर करने वाले एक कार्यशील आवृत्ति बैंड को बनाने के लिए 2 स्वतंत्र इकाइयों को अपनाता है। ट्रांसड्यूसर के उद्घाटन कोण को सुनिश्चित करने के लिए दोनों सिरों पर संचारण और मध्य में प्राप्त करने का समग्र लेआउट अपनाया जाता है। ध्वनिक सिग्नल के आंतरिक प्रतिबिंब और सुपरपोजिशन को कम करने के लिए ट्रांसड्यूसर के अंदर एक एंटी-ध्वनिक बाफ़ल डिज़ाइन किया गया है। उसी समय, प्राप्त भाग में एक समायोज्य समर्थन तंत्र अपनाया जाता है, और ट्रांसड्यूसर शेल और आरओवी बॉडी के रोड़ा और प्रतिबिंब से बचने के लिए प्राप्त करने वाले उद्घाटन कोण को और विस्तारित करने के लिए प्राप्त ट्रांसड्यूसर की ऊंचाई को वास्तविक परीक्षण स्थिति के अनुसार सीमित रूप से समायोजित किया जाता है। विकास पूरा होने के बाद, ट्रांसड्यूसर के वास्तविक कामकाजी प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए, जो आमतौर पर प्रयोगशाला में उपयोग की जाने वाली स्वतंत्र ट्रांसीवर परीक्षण विधि से अलग है, ट्रांसड्यूसर के समग्र ध्वनिक प्रदर्शन सूचकांक परीक्षण का उपयोग यहां किया जाता है। अर्थात्, संपूर्ण आरओवी पर स्थापित होने के बाद, ट्रांसड्यूसर का टैंक परीक्षण वास्तविक कामकाजी परिस्थितियों के अनुकरण के तहत किया जाता है ताकि यह पुष्टि की जा सके कि ट्रांसड्यूसर आरओवी पर स्थापित है और आरओवी संरचना से प्रभावित है, ताकि ट्रांसड्यूसर की वास्तविक कार्यशील स्थिति प्राप्त की जा सके। वास्तविक प्रदर्शन पैरामीटर. इसके प्रदर्शन संकेतकों की प्राप्ति को सत्यापित करने के लिए एनीकोइक पूल में एक व्यापक परीक्षण किया गया था। एनेकोइक जल पूल की परीक्षण स्थितियाँ। परिवेश के कमरे का तापमान 25 ℃ है , परीक्षण केबल की लंबाई 3 मीटर है, पानी की गहराई 3 मीटर है, परिवेश के पानी का तापमान 20 ℃ है , इन्सुलेशन प्रतिरोध 500 एम Ω है , स्थैतिक क्षमता 51,000 पीएफ है, और परीक्षण दूरी 6.2 मीटर है। वास्तविक माप परिणाम चित्र 16 में दिखाए गए हैं

 

 

आरओवी का उपयोग एक सतही जहाज के वेक बबल्स का ब्रॉडबैंड अंडरवॉटर ध्वनिक पता लगाने के लिए एक ब्रॉडबैंड संयुक्त पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर को माउंट करने के लिए किया जाता है, और वेक बुलबुले की प्रासंगिक ध्वनिक विशेषताओं और वेक के भौतिक आकार को प्राप्त करने के लिए किया जाता है। विशिष्ट झील परीक्षण में, सतही जहाज का उपयोग पानी की सतह पर उच्च गति से सीधा नेविगेशन करने के लिए किया गया था। जहाज 7.5 मीटर लंबा, 3 मीटर चौड़ा और 0.35 मीटर का ड्राफ्ट था। बाहरी इंजन का प्रोपेलर 0.8 मीटर पानी के अंदर था। परीक्षण जल क्षेत्र एक झील का खुला क्षेत्र है, क्षेत्र की औसत गहराई 35 मीटर है, और माप बिंदु को पार करते समय जहाज की गति 10 समुद्री मील है। इस लेख में निरंतर माप के लिए आरओवी एक ब्रॉडबैंड संयुक्त पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर से सुसज्जित है। बार-बार माप में, पता लगाने के लिए विभिन्न ध्वनिक आवृत्ति संयोजनों का उपयोग किया जाता है, और वेक बबल वितरण के माप परिणाम प्राप्त किए जाते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है

 

 

चित्र 18 से देखा जा सकता है कि जहाज के वेक बबल आकार का वास्तविक माप 10-20 के उच्च घनत्व में केंद्रित है । माप परिणाम 10-20 μ मीटर की त्रिज्या के साथ साहित्य द्वारा दिए गए मद्देनजर उच्चतम बुलबुला संख्या घनत्व के अनुरूप है μ मीटर , जो साबित करता है कि ट्रांसड्यूसर। डिवाइस वास्तविक कार्य वातावरण में परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा करता है। उसी समय, ट्रांसड्यूसर का उपयोग सतह जहाज के रवाना होने के बाद बनने वाली वेक बबल परत को लगातार मापने के लिए किया जाता है, और प्राप्त वेक बबल ध्वनिक लक्ष्य तीव्रता की जानकारी के अनुसार, वर्तमान पानी के नीचे ध्वनिक वातावरण (जैसे ध्वनि की गति, पानी की गहराई, आदि) और पूर्व डेटा (जैसे ट्रांसड्यूसर संवेदनशीलता, उत्सर्जन ध्वनि स्रोत-स्तर सर्किट लाभ, आदि) के साथ संयुक्त, संबंधित प्रसंस्करण एल्गोरिथ्म के अनुसार अनुमान लगाया जाता है, और गहराई और समय के साथ बुलबुला शक्ति वक्र प्राप्त किया जाता है जैसा कि चित्र 19 में दिखाया गया है। इसे चित्र 19 में दिखाया गया है। 19 कि वेक बबल अवधि लगभग 173 एस है, और वास्तविक माप मध्य वेक बबल मोटाई 1.46 मीटर है, जो मूल रूप से पारंपरिक वेक गणना सूत्र द्वारा दिए गए अनुभवजन्य सूत्र के अनुरूप है। संक्षेप में, एनीकोइक पूल में समग्र माप परीक्षण के माध्यम से, माप परिणाम बताते हैं कि ट्रांसड्यूसर का वास्तविक प्रदर्शन मूल रूप से सिमुलेशन परिणामों के अनुरूप है। इसे आरओवी प्लेटफॉर्म पर स्थापित किया गया है और झील पर वास्तविक नेविगेशन परीक्षण द्वारा सत्यापित किया गया है। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि ट्रांसड्यूसर एक विस्तृत आवृत्ति बैंड को कवर करता है, इसकी एक छोटी संरचना होती है, और माप परिणाम मूल रूप से अनुभवजन्य सूत्रों के अनुरूप होते हैं। माप डेटा विश्वसनीय है और सतह जहाज वेक बबल की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।

 

 4 निष्कर्ष

 

 यह पेपर कम-आवृत्ति से उच्च-आवृत्ति ब्रॉडबैंड ऑपरेटिंग आवृत्ति बैंड के साथ एक संयुक्त एकीकृत ट्रांसड्यूसर डिज़ाइन विधि का प्रस्ताव करता है, जिसकी विशेषता यह है कि ट्रांसमिटिंग अंत 3 ~ 100 kHz को कवर कर सकता है, प्राप्त करने वाला अंत 1 ~ 100 kHz को कवर कर सकता है, और उद्घाटन कोण 70 ° से कम नहीं है ; एक अलग ट्रांसीवर लेआउट को अपनाना, दोनों सिरों पर संचारित करना, केंद्र में केंद्रित प्राप्त करना, आंतरिक ध्वनिक बाफ़ल संरचना डिज़ाइन; ट्रांसड्यूसर के आंतरिक घटकों को एकीकृत किया जाता है और एक वॉटरटाइट कनेक्टर के माध्यम से आउटपुट दिया जाता है, जिससे बाहरी कनेक्शन की जटिलता कम हो जाती है; ट्रांसड्यूसर की केंद्र समर्थन संरचना के माध्यम से, ट्रांसड्यूसर के गुरुत्वाकर्षण के समग्र केंद्र को समायोजित किया जा सकता है, जो आरओवी जैसे छोटे पानी के नीचे के वाहनों के अनुकूलन और स्थापना के लिए सुविधाजनक है; ट्रांसड्यूसर का खुला लेआउट, धातु समर्थन के माध्यम से यांत्रिक भार वहन, पूरे ट्रांसड्यूसर को कम करता है। डिवाइस की गुणवत्ता और आकार फिट में सुधार करते हैं। इस ट्रांसड्यूसर में व्यापक कार्य आवृत्ति बैंड, बड़े उद्घाटन कोण और छोटे आकार के प्रतिबंध के तहत हल्के वजन के फायदे हैं। इसे एक छोटे ROM पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है, जो एक छोटे ROM प्लेटफॉर्म पर अल्ट्रा-वाइडबैंड अंडरवाटर ध्वनिक परीक्षण की समस्या को हल करता है। उच्च सैन्य और नागरिक मूल्य है।