गहरे पानी में कम आवृत्ति वाले पानी के अंदर संचारित करने वाले ध्वनिक ट्रांसड्यूसर के विकास का अवलोकन

समुद्री अनुसंधान के विकास के साथ, ऐसे ट्रांसड्यूसर की व्यापक मांग है जो गहरे पानी में काम कर सकते हैं। गहरे पानी के ट्रांसड्यूसर ज्यादातर विभिन्न प्रकार के स्व-निहित पानी के नीचे के प्लेटफार्मों पर लगाए जाते हैं

प्लेटफ़ॉर्म सीमित मात्रा और वजन के साथ-साथ बिजली आपूर्ति क्षमता को भी समायोजित कर सकता है, छोटे आकार, कम वजन, उच्च दक्षता और उच्च हाइड्रोस्टैटिक दबाव प्रतिरोध की विशेषताओं को पूरा करने के लिए कम आवृत्ति ट्रांसड्यूसर की आवश्यकता होती है।

यह पेपर शोधकर्ताओं के संदर्भ के लिए देश और विदेश में कम आवृत्ति वाले गहरे पानी के ट्रांसड्यूसर की अनुसंधान प्रगति का परिचय देता है, जिसमें सामान्य प्रकार के ट्रांसड्यूसर, उनकी विशेषताएं और विकास समस्याएं शामिल हैं।

संबंधित फ़ील्ड.196dB और वजन 2800 किलोग्राम है; 65Hz बहुत कम आवृत्ति वाली ध्वनि स्रोत का अधिकतम स्रोत स्तर 203dB है और वजन 1900Kg है। इसका मुख्य नुकसान यह है कि यह घुमावदार डिस्क की संरचनात्मक विशेषताओं द्वारा सीमित है, और काम की गहराई 1000 मीटर तक पहुंचना मुश्किल है।

 

2.2 जानूस-हेल्महोल्ट्ज़ ट्रांसड्यूसर

जानूस-हेल्महोल्ट्ज़ ट्रांसड्यूसर को हेल्महोल्ट्ज़ ट्रांसड्यूसर प्रकार के लिए भी जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। इसका विशिष्ट रूप यह है कि एक डबल-एंड अनुदैर्ध्य वाइब्रेटर तरल गुहा आवृत्ति और रेडियल कंपन आवृत्ति का उपयोग करके एक डबल अनुनाद शिखर बनाने के लिए दोनों सिरों पर कठोर बेलनाकार गोले को उत्तेजित करता है। मुख्य भाग एक अनुदैर्ध्य कंपन ट्रांसड्यूसर है जो दोनों तरफ विकिरण कर सकता है (जिसे जानूस ट्रांसड्यूसर कहा जाता है)। जानूस ट्रांसड्यूसर के विकिरण सिर के बाहर बेलनाकार शैल गुहाओं की एक जोड़ी रखी जाती है, और गुहा और जानूस ट्रांसड्यूसर से घिरा स्थान हेल्महोल्ट्ज़ गुंजयमान गुहा बनता है, जो जानूस ट्रांसड्यूसर के अनुदैर्ध्य कंपन के उत्तेजना के तहत काम करता है। इसकी संरचना दबाव क्षतिपूर्ति उपकरणों के उपयोग के बिना गहरे पानी में काम कर सकती है। , तरल गुहा अनुनाद मोड और अनुदैर्ध्य कंपन मोड के युग्मन का उपयोग करते हुए, इसमें कम आवृत्ति, ब्रॉडबैंड, उच्च शक्ति विशेषताएं हैं, और साथ ही इसका आकार अपेक्षाकृत छोटा है, जो गहरे समुद्र में कम आवृत्ति वाले ध्वनि स्रोत के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त है। IXBLUE ने पूर्ण-गहराई वाले जानूस-हेल्महोल्त्ज़ ट्रांसड्यूसर JH250-6000, JH650-6000 आदि की एक किस्म विकसित की है। JH250-6000 ट्रांसड्यूसर का कार्यशील आवृत्ति बैंड 200Hz-1050Hz है, कुल आकार Φ 72 * 112 सेमी है, वजन 450 किलोग्राम है, और ध्वनि स्रोत का स्तर इससे अधिक है। 196डीबी; JH650-6000 ट्रांसड्यूसर का कार्यशील आवृत्ति बैंड 580Hz-2020Hz है, बाहरी आयाम Φ 45*61cm है, और वजन 90kg है। ध्वनि स्रोत स्तर 196dB से अधिक है; इसकी कमियाँ बैंड में बड़े उतार-चढ़ाव हैं।

 

कई घरेलू इकाइयों ने जानूस-हेल्महोल्त्ज़ ट्रांसड्यूसर पर संबंधित शोध भी किए हैं। कम-आवृत्ति कार्य प्रभाव प्राप्त करने के लिए इस प्रकार के ट्रांसड्यूसर का आकार और वजन अपेक्षाकृत छोटा होता है, और सैद्धांतिक रूप से, ट्रांसड्यूसर का प्रदर्शन गहराई के साथ नहीं बदलता है, और इसमें आवेदन की अच्छी संभावना होती है। मुख्य समस्या यह है कि तरल गुहा अनुनाद मोड में उच्च क्यू मान होता है, जो तरल गुहा के अनुनाद शिखर के पास तेज चालन और प्रतिक्रिया वक्र की ओर जाता है, जो मिलान नेटवर्क के डिजाइन के लिए अनुकूल नहीं है और ब्रॉडबैंड ऑपरेशन पर एक निश्चित प्रभाव डालता है। हांग्जो इंस्टीट्यूट ऑफ एप्लाइड एकॉस्टिक्स ने जेएच ट्रांसड्यूसर की समस्याओं पर शोध किया है, और पारंपरिक जानूस-हेल्महोल्त्ज़ ट्रांसड्यूसर की दो अनुनाद मोड युग्मन समस्याओं में प्रभावी ढंग से सुधार किया है, और ट्रांसड्यूसर की बैंडविड्थ और कार्यशील आवृत्ति बैंड में सुधार किया है। संचारित वोल्टेज प्रतिक्रिया की समतलता। उत्पादित प्रोटोटाइप ट्रांसड्यूसर की कार्यशील आवृत्ति रेंज 400 ~ 700 हर्ट्ज, तरल गुहा शिखर 480 हर्ट्ज, ट्रांसमिशन वोल्टेज प्रतिक्रिया बैंडविड्थ (6 डीबी) 200 हर्ट्ज से अधिक और अधिकतम ध्वनि स्रोत स्तर 205 डीबी है। अपेक्षाकृत उच्च आवृत्ति प्रोटोटाइप कार्य आवृत्ति रेंज 700 ~ 1400 हर्ट्ज है, तरल गुहा शिखर 760 हर्ट्ज है, ट्रांसमिशन वोल्टेज प्रतिक्रिया बैंडविड्थ (6 डीबी) 500 हर्ट्ज से अधिक है, और अधिकतम ध्वनि स्रोत स्तर 200 डीबी है।

 

2.3 जानूस-हैमर बेल ट्रांसड्यूसर

 

2013 में, गहरे पानी में ट्रांसड्यूसर, जो पारंपरिक जेएच ट्रांसड्यूसर से काफी अलग है। इसमें विशेष रूप से एक द्विदिश विकिरण अनुदैर्ध्य कंपन ट्रांसड्यूसर और एक कठोर बेलनाकार खोल शामिल है, जो एक कठोर सिलेंडर पर लगाया जाता है। मध्यम द्रव्यमान पर. तंत्र डबल-एंड अनुदैर्ध्य कंपन मोड और टोरॉयडल मोड (दो एल्यूमीनियम रिंग) के युग्मन में निहित है। अनुदैर्ध्य कंपन गुहा में तरल को कंपन करने के लिए प्रेरित करता है, जिससे कठोर बेलनाकार खोल गूंजता है। अनुदैर्ध्य मोड को शेल के रेडियल मोड के साथ जोड़ा जाता है। ब्रॉडबैंड विकिरण प्राप्त करने के लिए, इन-बैंड स्तर मूल रूप से गैर-दिशात्मक है। लंबी दूरी के ध्वनि प्रसार प्रयोग को पूरा करने के लिए इस ट्रांसड्यूसर का उपयोग करें। जेएचबी ट्रांसड्यूसर को चैनल अक्ष (लगभग 1000 मीटर) पर रखा गया है, और 20-युआन ऊर्ध्वाधर प्राप्त सरणी का उपयोग 1000 किमी सिग्नल को सफलतापूर्वक प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

2.4 ओवरफ्लो रिंग ट्रांसड्यूसर

 

ओवरफ्लो रिंग ट्रांसड्यूसर मध्य और निम्न आवृत्ति बैंड में गहरे पानी के ट्रांसड्यूसर का एक सामान्य प्रकार है। सिरेमिक रिंग की आंतरिक और बाहरी सतहों को वॉटरटाइट सामग्री (पॉलीयुरेथेन या वल्केनाइज्ड रबर) से सील कर दिया जाता है। संरचना पर हाइड्रोस्टैटिक दबाव स्व-संतुलित है, और सैद्धांतिक रूप से काम की गहराई पानी की गहराई तक सीमित नहीं है। साथ ही, टोरॉयडल ट्रांसड्यूसर के तरल गुहा आकार का उचित डिजाइन कम आवृत्ति वाले तरल गुहा अनुनाद शिखर को उत्तेजित कर सकता है और मल्टी-मोड ब्रॉडबैंड कामकाजी प्रभाव प्राप्त करने के लिए टोरॉयड के रेडियल अनुनाद के साथ संयोजन कर सकता है। आम तौर पर 1kHz~10kHz की आवृत्ति रेंज में काम करते हैं। 1kHz से कम आवृत्ति बैंड के लिए, बड़े आकार के मोज़ेक रिंग बनाने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए उच्च असेंबली तकनीक की आवश्यकता होती है। विदेशों में रिपोर्ट किए गए ओवरफ्लो रिंग ट्रांसड्यूसर में 250Hz-1kHz का कार्यशील आवृत्ति बैंड और एक ध्वनि स्रोत है। स्तर 197dB है, व्यास 1m है, ऊंचाई 1.6m है, और वजन लगभग 800kg है।

लैन 'गहरे समुद्र में ध्वनिक टोमोग्राफी अव्यक्त मानक', और प्रारंभिक परिणाम प्राप्त किए हैं, लेकिन अभी भी और सुधार की गुंजाइश है। डिवाइस की कार्यशील आवृत्ति रेंज 400Hz~550Hz है, अधिकतम ट्रांसमिशन वोल्टेज प्रतिक्रिया 132dB है, और अधिकतम ध्वनि स्रोत स्तर 182dB है। इस ट्रांसड्यूसर के गहरे समुद्र में ध्वनिक टोमोग्राफिक पनडुब्बी लक्ष्यों के दो सेटों के आधार पर, कम आवृत्ति (500 हर्ट्ज), गहरे पानी (1000 मीटर चैनल अक्ष गहराई), दीर्घकालिक (3 महीने का ऑन-ड्यूटी समय) ध्वनिक सिग्नल उत्सर्जन और 300 मीटर ~ 1500 मीटर की गहराई पर ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल पर ध्वनिक सिग्नल रिसेप्शन। लागू ओवरफ्लो फ्लेक्स-टेंशन ट्रांसड्यूसर के लिए उपयोगिता मॉडल पेटेंट में, कठोर फोम प्लास्टिक का उपयोग दबाव प्रतिरोधी सामग्री के रूप में किया जाता है, अनुनाद आवृत्ति 2.4kHz है, और ट्रांसमिशन वोल्टेज प्रतिक्रिया 126dB है। हार्बिन इंजीनियरिंग यूनिवर्सिटी ने पेटेंट में प्रस्तावित किया 'एक चरण-उल्टा गहरे समुद्र में फ्लेक्सटेंशनल अंडरवाटर ध्वनिक ट्रांसड्यूसर'। IV प्रकार के फ्लेक्सटेंशनल ट्रांसड्यूसर के दोनों सिरों पर अर्ध-तरंग दैर्ध्य उल्टे ट्यूब स्थापित करने से, ओवरफ्लो प्रकार फ्लेक्सटेंशनल ट्रांसड्यूसर का आंतरिक विकिरण विकिरणित होता है। ध्वनि दबाव चरण को 180 डिग्री तक उलटा किया जाता है, जो फ्लेक्सुरल रेडिएटिंग शेल के अंदर ध्वनि दबाव चरण को समायोजित करता है, ताकि उल्टे ट्यूब के नोजल पर आंतरिक पक्ष से विकिरणित ध्वनि दबाव उसी चरण में हो, जैसा कि कंपन शेल के बाहर से विकिरणित ध्वनि दबाव पारंपरिक अतिप्रवाह प्रकार फ्लेक्सटेंशनल ट्रांसड्यूसर की कम विकिरण दक्षता की समस्या पर काबू पाता है। इस डिजाइन के माध्यम से, ट्रांसड्यूसर में तीन इन-फेज विकिरण सतहें होती हैं, अर्थात् दोनों सिरों पर अण्डाकार विमान पिस्टन विकिरण सतह और फ्लेक्सटेंशनल ट्रांसड्यूसर की शेल विकिरण सतह, एक टर्नरी इन-फेज मैट्रिक्स मोड बनाती है, जो फ्लेक्सटेंशनल ट्रांसडक्शन को सक्षम बनाती है। डिवाइस आठ दिशात्मकता का आंकड़ा बनाता है, जिससे इसमें दिशात्मक उत्सर्जन की विशेषताएं होती हैं।

2.6 गैस-क्षतिपूर्ति कम आवृत्ति ट्रांसड्यूसर

 

यूएस एलिएंट टेकसिस्टम्स कंपनी ने 1993-1994 महासागरीय जलवायु ध्वनिक थर्मोमेट्री (एटीओसी) के लिए अल्ट्रा-लो फ्रीक्वेंसी हाई-पावर अंडरवाटर ध्वनिक ट्रांसड्यूसर एचएक्स-554 विकसित किया। ट्रांसड्यूसर में 10 पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल स्टैक होते हैं जिनकी लंबाई 1085 मिमी, चौड़ाई 119 मिमी और मोटाई 53 मिमी होती है (प्रत्येक क्रिस्टल स्टैक एक साथ बंधे हुए 92 पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक वर्ग प्लेटों से बना होता है, और क्रिस्टल स्टैक के बीच में निष्क्रिय सामग्री का एक खंड जोड़ा जाता है) एक बाल्टी में। आकार की संरचना, हाइड्रोस्टैटिक दबाव को संतुलित करने के लिए अंदर एक inflatable बैग के साथ, और काम करने की गहराई 1000 मीटर तक पहुंच सकती है। ट्रांसड्यूसर क्षैतिज गैर-दिशात्मक ध्वनि तरंगों का उत्सर्जन करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक स्टैक बेंडिंग कंपन का उपयोग करता है। अनुनाद आवृत्ति 75Hz है, कार्यशील बैंडविड्थ 57-92Hz है, और अधिकतम ध्वनि स्रोत स्तर 197dB (ध्वनि शक्ति 420W, CW पल्स) है; ट्रांसड्यूसर का कुल आकार 2.06 लंबा है। मीटर, व्यास 0.94 मीटर, हवा में 2300 किलोग्राम, पानी में 770 किलोग्राम, साथ ही सहायक संरचना और मुद्रास्फीति प्रणाली, कुल वजन 5500 किलोग्राम है।

 

2.7 हाइड्रोडायनामिक ध्वनि स्रोत

द्रव-संचालित ध्वनि स्रोत कंपन उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोलिक ड्राइव का उपयोग करता है, और इसमें अल्ट्रा-लो आवृत्ति उत्सर्जन, व्यापक कार्य आवृत्ति, लंबे समय तक काम करने वाले स्ट्रोक और बड़े जोर की विशेषताएं हैं। हाइड्रोकॉस्टिक्स द्वारा विकसित एचएलएफ-1 हाइड्रोलिक ध्वनि स्रोत की कार्यशील आवृत्ति रेंज 20Hz-2kHz है, ध्वनि स्रोत स्तर 260Hz अनुनाद पर 196dB तक पहुंच सकता है, और इसका अधिकतम आकार 1m है। विकसित एचएलएफ-4 हाइड्रोलिक ध्वनि स्रोत में 57 हर्ट्ज की अनुनाद आवृत्ति और 14 हर्ट्ज की बैंडविड्थ पर 206 डीबी के ध्वनि स्रोत स्तर के साथ एकल ध्वनि स्रोत है। मैट्रिक्स बनाने के लिए 5 ध्वनि स्रोतों का उपयोग किया जाता है, और ध्वनि स्रोत स्तर 221dB तक पहुंच गया है। यह 1991 में प्रसिद्ध है। इस ट्रांसड्यूसर का उपयोग हर्ड आइलैंड महासागर तापमान माप परीक्षण में किया गया था, और ध्वनिक सिग्नल की प्रसार दूरी 18,000 किमी है।

 

3 निष्कर्ष

विभिन्न प्रकार के गहरे पानी में कम आवृत्ति वाले ट्रांसड्यूसर के आकार, वजन और गहरी ध्वनिक विशेषताओं में बहुत अंतर होता है। एक ट्रांसड्यूसर से विभिन्न प्रकार के सोनार उपकरणों की जरूरतों को पूरा करना असंभव है। उदाहरण के लिए, ओवरफ्लो रिंग ट्रांसड्यूसर का प्रदर्शन अच्छा है। गहरे पानी में स्थिरता, पूर्ण-अंतरिक्ष कवरेज दिशा, बेहतर ब्रॉडबैंड प्रभाव, लेकिन संबंधित आकार और वजन अपेक्षाकृत बड़े हैं; जेएच ट्रांसड्यूसर अपेक्षाकृत कम मात्रा में कम आवृत्ति और ब्रॉडबैंड संचालन प्राप्त करता है, लेकिन आवृत्ति के साथ इसकी दिशा अधिक बदलती है। बड़े, और आवृत्ति बैंड में अक्सर गहरी 'घाटियाँ' होती हैं, जिसका वास्तविक उपयोग प्रभाव पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है। परियोजना की वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार, उपयुक्तता, ध्वनि स्रोत स्तर, प्रत्यक्षता, ब्रॉडबैंड संचालन आदि की आवश्यकताओं पर व्यापक विचार किया जाना चाहिए, और उपयुक्त प्रकार के गहरे पानी कम आवृत्ति ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर का चयन किया जाना चाहिए।