अंडरवाटर ध्वनिक ट्रांसड्यूसर प्रौद्योगिकी की अनुसंधान प्रगति और विकास के अवसर(2

 गहरे पानी के ट्रांसड्यूसर की अनुसंधान प्रगति

 

गहरे समुद्र का स्थान वर्तमान समुद्री सैन्य प्रतिस्पर्धा की नई कमांडिंग ऊंचाइयां हैं। मेरे देश के समुद्री रणनीतिक लक्ष्यों में से एक गहरे नीले रंग की ओर बढ़ना है। गहरे समुद्र में ध्वनिक उपकरणों का विकास गहरे पानी में ट्रांसड्यूसर अनुसंधान में निरंतर सफलता को बढ़ावा देता है। इस लेख के खंड 1.1 में पेश किए गए कम आवृत्ति वाले ट्रांसड्यूसर में, घुमावदार डिस्क ट्रांसड्यूसर और अतिप्रवाह गुहा संरचना के साथ ट्यूब-बीम युग्मन रिंग ट्रांसड्यूसर भी गहरे पानी के ट्रांसड्यूसर के डिजाइन उदाहरण हैं। मैं उन्हें यहां नहीं दोहराऊंगा, लेकिन कुछ विशिष्ट बातों का परिचय दूंगा। गहरे पानी के ट्रांसड्यूसर के नए शोध परिणाम।

 

चित्र 7ए दो मुख्य हेल्महोल्ट्ज़ को दर्शाता है पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर संरचनाएं। अंत उत्तेजना और मध्यवर्ती उत्तेजना का उपयोग करके लोचदार दीवार स्थितियों के तहत तरल गुहा की अनुनाद आवृत्ति का सैद्धांतिक अध्ययन किया जाता है। चित्र 7बी उत्तेजना स्रोत के रूप में ओवरफ्लो ट्यूब ट्रांसड्यूसर का उपयोग करके डिज़ाइन किए गए मल्टी-कैविटी कम आवृत्ति ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर को दिखाता है। चित्र 7c में डिज़ाइन किया गया निम्न-आवृत्ति और उच्च-शक्ति जानूस-हेल्महोल्ट्ज़ ट्रांसड्यूसर; यह जानूस-हेल्महोल्त्ज़ ट्रांसड्यूसर के गुहा सिलेंडर को पिस्टन विकिरण के सामने की ओर बढ़ाकर, जानूस रेडिएटर के मुहाने पर एक नई तरल गुहा का निर्माण करता है। मल्टी-कैविटी जानूस-हेल्महोल्त्ज़ ट्रांसड्यूसर (चित्रा 7 डी) ट्रांसड्यूसर को व्यापक कार्यशील आवृत्ति बैंड रखने में सक्षम बनाता है। चित्र 7e पानी के नीचे ध्वनिक संचार के लिए डिज़ाइन किए गए ओवरफ़्लो रिंग गहरे पानी ट्रांसड्यूसर को दिखाता है। ब्रॉडबैंड ऑपरेटिंग विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन तरल गुहा अनुनाद और परिपत्र रिंग रेडियल कंपन के युग्मन प्रभाव का उपयोग करता है। चित्र 7एफ ओवरफ्लो रिंग डीप-वॉटर ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर की डिज़ाइन की गई अर्ध-स्थान दिशा को दर्शाता है। धातु आधार का उपयोग ट्रांसड्यूसर की ऊर्ध्वाधर दिशा में सुधार करने और पीछे के विकिरण को दबाने के लिए किया जाता है। गहरे पानी का ब्रॉडबैंड अनुदैर्ध्य ट्रांसड्यूसर चित्र 7जी में डिज़ाइन किया गया है। ट्रांसड्यूसर ब्रॉडबैंड संचालन को प्राप्त करने के लिए अनुदैर्ध्य कंपन और फ्रंट कवर झुकने वाले कंपन के युग्मन का उपयोग करता है। ट्रांसड्यूसर एक टाइटेनियम मिश्र धातु दबाव-प्रतिरोधी आवास में समाहित है, और आवास और ट्रांसड्यूसर सिलिकॉन तेल से भरे हुए हैं। , गहरे पानी के काम को प्राप्त करने के लिए दबाव संतुलन उपकरण के माध्यम से।

 

चित्र 7 गहरे पानी का ट्रांसड्यूसर

1.4 वेक्टर हाइड्रोफोन की अनुसंधान प्रगति

ध्वनि क्षेत्र की वेक्टर जानकारी और इसके महत्व पर लोगों का गहरा ध्यान वेक्टर हाइड्रोफोन अनुसंधान, वेक्टर हाइड्रोफोन प्रौद्योगिकी का विकास जारी है और हाल के वर्षों में यह अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान हॉटस्पॉट में से एक बन गया है। 21वीं सदी में मेरे देश का वेक्टर हाइड्रोफोन एप्लिकेशन अनुसंधान सबसे सक्रिय है। 2014 के अंत में सांख्यिकीय परिणामों के अनुसार, अंतर्राष्ट्रीय वेक्टर हाइड्रोफोन और उनके अनुप्रयोगों के क्षेत्र में लगभग आधी शैक्षणिक उपलब्धियाँ मेरे देश से आईं। यहां वेक्टर हाइड्रोफोन की हालिया शोध प्रगति का संक्षिप्त परिचय दिया गया है।

 

वेक्टर हाइड्रोफोन की विशिष्ट संरचना एक सह-मोड है। सह-मोड वेक्टर हाइड्रोफोन एक गोलाकार या बेलनाकार खोल में जड़त्वीय संवेदनशील तत्वों (कंपन एक्सेलेरोमीटर, स्पीडोमीटर, आदि) को समाहित करके बनाया जाता है। इसका कार्य सिद्धांत एक कठोर गोले या सिलेंडर की विशेषताओं पर आधारित है जो ध्वनि क्षेत्र की कार्रवाई के तहत एक दोलन गति बनाता है, और आम तौर पर शून्य उछाल (चित्रा 8 ए) के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस क्षेत्र में सिद्धांत और प्रौद्योगिकी अपेक्षाकृत परिपक्व हैं। आजकल, हाइड्रोफोन की मात्रा को कम करने, संवेदनशीलता बढ़ाने और स्व-शोर को कम करने के लिए नए प्रकार के पीजोइलेक्ट्रिक सिंगल क्रिस्टल सामग्री पीएमएनटी और पीजेडएनटी का उपयोग किया जाता है। वेक्टर हाइड्रोफोन का उपयोग मुख्य रूप से किनारे-आधारित ऐरे, टोड ऐरे और साइड ऐरे में किया जाता है। कम आवृत्ति वाले वेक्टर हाइड्रोफोन का उपयोग समुद्री पर्यावरण शोर माप, सबमर्सिबल/बॉय और अन्य प्रणालियों में भी किया जाता है।

चित्र 8 वेक्टर हाइड्रोफोन

चित्र 8बी एक सह-कंपन स्तंभ वेक्टर हाइड्रोफोन है जिसे निश्चित रूप से स्थापित किया जा सकता है। इसका मूल सिद्धांत नहीं बदला है. संरचना में, सस्पेंशन फ्रेम को माउंटिंग रॉड से बदल दिया जाता है, और सस्पेंशन स्प्रिंग को रबर स्प्रिंग में बदल दिया जाता है। इस संरचना के अनुप्रयोग परिदृश्य को प्लेटफ़ॉर्म वाहक पर निश्चित इंस्टॉलेशन तक बढ़ाया जा सकता है।

 

माइक्रो-इलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रोसेसिंग टेक्नोलॉजी (एमईएमएस) के विकास के साथ, एमईएमएस तकनीक को वेक्टर हाइड्रोफोन के डिजाइन और विकास के लिए लागू किया गया है। एमईएमएस तकनीक संवेदनशील इकाइयों, नियंत्रण सर्किट, कम शोर मिलान सर्किट और नमूना पूर्व-प्रसंस्करण मॉड्यूल जैसे माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक घटकों को एकीकृत कर सकती है। एक में, ध्वनिक संकेत को विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाता है। एक विशिष्ट कार्य मोड एक संवेदनशील तत्व (चित्रा 8 सी) के रूप में एक सूक्ष्म-त्वरण सेंसर का उपयोग करना है, एक संवेदनशील चिप को डिजाइन करने के लिए एकल क्रिस्टल सिलिकॉन के पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव के सिद्धांत का उपयोग करना और एक 3-आयामी सह-कंपन बेलनाकार समग्र एमईएमएस वेक्टर हाइड्रोफोन विकसित करना है। एक अन्य कार्य प्रणाली बायोनिक्स के सिद्धांत पर आधारित है, जो पानी की गति को समझने के लिए मछली की पार्श्व यांत्रिक संवेदन कोशिकाओं के सिद्धांत का अनुकरण करती है, और एक एमईएमएस पीज़ोरेसिस्टिव वेक्टर हाइड्रोफोन (चित्रा 8डी) डिजाइन किया है।

 

ऑप्टिकल फाइबर हाइड्रोफोन पानी के नीचे ध्वनिकी के क्षेत्र में ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग तकनीक के सफल अनुप्रयोगों में से एक है। यह उच्च संवेदनशीलता, कम शोर, बड़ी गतिशील रेंज और हस्तक्षेप-विरोधी तकनीकी विशेषताओं को दर्शाता है। हाल के वर्षों में, वेक्टर हाइड्रोफ़ोन में भी इसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। शोधकर्ताओं ने एक फाइबर ऑप्टिक वेक्टर हाइड्रोफोन डिजाइन और विकसित किया है। चित्र 8e एक त्रि-आयामी बेलनाकार फाइबर ऑप्टिक वेक्टर हाइड्रोफोन है। ब्रैग ग्रेटिंग के आधार पर, त्वरण संवेदन इकाई और ध्वनि दबाव संवेदन इकाई डिजाइन की गई है, और ध्वनि दबाव-कंपन वेग वेक्टर हाइड्रोफोन विकसित किया गया है। चित्र 8एफ एक 3डी गोलाकार फाइबर वेक्टर हाइड्रोफोन है। पूर्ण ध्रुवीकरण-बनाए रखने वाले फाइबर हस्तक्षेप प्रणाली के आधार पर, एक 3डी ऑर्थोगोनल मैंड्रेल इंटरफेरोमेट्रिक फाइबर वेक्टर हाइड्रोफोन विकसित किया गया है, जिसकी एक कॉम्पैक्ट संरचना है और ध्वनि केंद्र एक बिंदु पर मेल खाता है।

 

कम-आवृत्ति ट्रांसड्यूसर, उच्च-आवृत्ति ब्रॉडबैंड ट्रांसड्यूसर की अनुसंधान प्रगति, गहरे पानी के ट्रांसड्यूसर , और वेक्टर हाइड्रोफोन। हालाँकि एकत्र किया गया डेटा संपूर्ण नहीं है, यह काफी विशिष्ट और प्रतिनिधि है। यह मूल रूप से मेरे देश के पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर के विकास की सीमांत रूपरेखा को दर्शाता है। दुनिया में विभिन्न अवधियों में ट्रांसड्यूसर पर प्रतिष्ठित नवाचार कार्य की तुलना में, मेरे देश में अभिनव डिजाइन कार्य का एक बड़ा हिस्सा अंतरराष्ट्रीय अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी स्तर की तुलना में कई साल या दस साल से भी अधिक समय बाद का है।

 

मेरे देश के हाइड्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर के विकास के लिए सबसे बड़ी प्रेरणा हाइड्रोकॉस्टिक प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में अनुप्रयोग आवश्यकताओं से आती है। ऐसे समय में जब मेरे देश की आर्थिक ताकत और वैज्ञानिक और तकनीकी ताकत अपेक्षाकृत कमजोर है, यह विकास पद्धति सबसे प्रभावी है, लेकिन लंबी अवधि के बाद, स्पष्ट ऐतिहासिक निशान होंगे, जिसके परिणामस्वरूप अव्यवस्थित अनुशासन, अधूरी उत्पाद श्रृंखला और सैद्धांतिक नींव होगी। अविश्वसनीय, अपूर्ण विशिष्ट प्रौद्योगिकी, अस्थिर पेशेवर समर्थन और अस्थिर प्रतिभा टीम की स्थिति।

 

गहरे पानी में ट्रांसड्यूसर प्रौद्योगिकी के संदर्भ में, कुछ प्रमुख समुद्री देशों के पास 20वीं सदी में पहले से ही कई परिपक्व प्रौद्योगिकियां और उत्पादों की श्रृंखला मौजूद है। कुछ नागरिक गहरे समुद्र ध्वनिक उपकरण मेरे देश में भी निर्यात किए जा सकते हैं। हालाँकि, 20वीं सदी के अंत तक मेरे देश में गहरे समुद्र में सोनार तकनीक की मांग अभी भी मजबूत नहीं थी। उस समय डीपवॉटर ट्रांसड्यूसर तकनीक लगभग रिक्त अवस्था में थी। हाल के वर्षों में, देश ने अपना निवेश बढ़ाया है और बुनियादी सिद्धांतों और बुनियादी कोर उपकरणों के अनुसंधान पर ध्यान दिया है। पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर के क्षेत्र में नई उपलब्धियाँ उभर रही हैं, तकनीकी क्षमताओं में साल दर साल सुधार हुआ है, और तकनीकी प्रगति उल्लेखनीय रही है। पिछले लेख में सूचीबद्ध कुछ शोध परिणाम अंतरराष्ट्रीय सीमा स्तर के साथ सिंक्रनाइज़ हैं, लेकिन समग्र सिंक्रनाइज़ेशन और व्यापक समानांतर विकास गति बनने से बहुत दूर है, खासकर ऐतिहासिक रूप से छोटी और कमजोर ट्रांसड्यूसर प्रौद्योगिकी दिशाओं और नई तकनीकी उपलब्धियों में। यह केवल दुर्लभ है, और उत्पाद का प्रदर्शन अभी भी बहुत कमजोर है।