कम आवृत्ति वाले घुमावदार हाइड्रोफोन पर शोध

उच्च संवेदनशीलता के साथ कम आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों को प्राप्त करने के लिए, एक दो तरफा तीन-लेमिनेशन फ्लेक्सुरल हाइड्रोफोन का अध्ययन किया गया, जिसमें घुमावदार हाइड्रोफोन के सिमुलेशन और अनुकूलन डिजाइन के लिए परिमित तत्व सॉफ्टवेयर COMSOL को लागू किया गया। इष्टतम योजना प्रदान करने के लिए हाइड्रोफोन के प्राप्त संवेदनशीलता ग्रेड पर प्रत्येक भाग के प्रभाव का विश्लेषण किया गया था। अंत में, हमने एक हाइड्रोफोन प्रोटोटाइप तैयार किया और पानी में इसका परीक्षण किया। हाइड्रोफोन प्रोटोटाइप का अधिकतम आकार 45 मिमी था। प्रयोग के नतीजे बताते हैं कि प्राप्त आवृत्ति रेंज 500 हर्ट्ज-2.5 किलोहर्ट्ज़ में, अधिकतम प्राप्त दबाव संवेदनशीलता ग्रेड -178 डीबी था, जो 4 डीबी से कम तरंगित था। प्रयोग का परिणाम अनुकरण के समान ही है।

 

एक के रूप में पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर सिग्नल प्राप्त करने वाला उपकरण, एक ध्वनि दबाव हाइड्रोफोन का उपयोग पानी के नीचे ध्वनि दबाव संकेतों में सूक्ष्म परिवर्तनों को पकड़ने के लिए किया जा सकता है, जो ध्वनि दबाव के लिए आनुपातिक वोल्टेज आउटपुट उत्पन्न करता है, और ध्वनि ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है जो निरीक्षण करने में आसान होते हैं, सोनार प्रणाली के सामान्य संचालन के लिए मुख्य उपकरण पानी के नीचे ध्वनिक अनुसंधान में एक अनिवार्य और आवश्यक उपकरण है। हालाँकि, मौजूदा कम-आवृत्ति, उच्च-संवेदनशीलता वाले हाइड्रोफोन का आकार अक्सर अपेक्षाकृत बड़ा होता है। ट्रांसड्यूसर की तीन-स्टैक्ड डिस्क संरचना, झुकने वाला कंपन मोड कंपन पर हावी होता है, इसमें कम गुंजयमान आवृत्ति, छोटे आकार, सरल संरचना आदि की विशेषताएं होती हैं। हालाँकि, थ्री-स्टैक डिस्क के अनुप्रयोग में, इसका उपयोग ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर या वेक्टर हाइड्रोफोन पर अधिक और ध्वनिक दबाव हाइड्रोफोन पर कम किया जाता है। कम-आवृत्ति झुकने वाले हाइड्रोफोन का नुकसान यह है कि कार्यशील आवृत्ति बैंड बहुत संकीर्ण है, लेकिन व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हाइड्रोफोन की तरह, बैंडविड्थ बहुत व्यापक है, लेकिन संवेदनशीलता स्तर अधिक नहीं है। यदि केवल एक विशिष्ट कम आवृत्ति बैंड में ध्वनि तरंगों को प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, तो लेमिनेशन को मोड़ दिया जाता है। संरचित संरचना वाले हाइड्रोफोन में उच्च संवेदनशीलता स्तर का लाभ होता है और इसका उपयोग मूल्य होता है। यह पेपर एक तीन-लेमिनेशन घुमावदार हाइड्रोफोन को डिजाइन करने का इरादा रखता है, जो तीन-लेमिनेशन डिस्क के छोटे आकार और कम अनुनाद बिंदु का लाभ उठाता है, और दो ऊपरी और निचले तीन-लेमिनेशन डिस्क को समानांतर में जोड़ने के डिजाइन फॉर्म को अपनाता है, और आकार अनुकूलन के माध्यम से मौलिक आवृत्ति को समायोजित करता है। अनुनाद बिंदु की स्थिति का उपयोग कम आवृत्ति बैंड में उच्च संवेदनशीलता प्रतिक्रिया वाले छोटे आकार के हाइड्रोफोन को महसूस करने के लिए किया जाता है।

 

 

1 तीन-लेमिनेशन घुमावदार हाइड्रोफोन का डिज़ाइन

तीन-लेमिनेशन झुकने वाला हाइड्रोफोन, मध्य भाग एक धातु की अंगूठी है, धातु की अंगूठी सममित रूप से दो तीन-लेमिनेशन डिस्क को ऊपर और नीचे बांधती है, तीन-लेमिनेशन डिस्क के पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, और ऊपरी और निचले दो तीन-लेमिनेशन डिस्क श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। समानांतर कनेक्शन के माध्यम से, यह संरचना हाइड्रोफोन को सममित रूप से कंपन कर सकती है, और इसे इकट्ठा करना और निर्माण करना आसान है।

 

2 हाइड्रोफोन का परिमित तत्व अनुकरण

COMSOL मल्टीफ़िज़िक्स सिमुलेशन परिमित तत्व सॉफ़्टवेयर, ध्वनिक-पीज़ोइलेक्ट्रिक इंटरैक्शन मॉड्यूल के साथ, बहु-भौतिकी समस्याओं जैसे कि विमान तरंग या गोलाकार तरंग ध्वनि क्षेत्र में द्रव-संरचना युग्मन का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, और सीधे कार्य दृश्य का अनुकरण कर सकता है हाइड्रोफोन ट्रांसड्यूसर पानी में ध्वनि तरंगें प्राप्त करता है। और प्राप्त संवेदनशीलता की गणना करने के लिए हाइड्रोफोन की पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सतह के संबंधित वोल्टेज को निकाल सकते हैं। यह आलेख घुमावदार हाइड्रोफ़ोन का विश्लेषण और डिज़ाइन करने के लिए COMSOL सॉफ़्टवेयर का उपयोग करता है।

 

2.1 हाइड्रोफोन का परिमित तत्व सिमुलेशन मॉडल

डिज़ाइन किए गए हाइड्रोफ़ोन पर परिमित तत्व विश्लेषण करने के लिए COMSOL मल्टीफ़िज़िक्स सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें। सबसे पहले, हाइड्रोफोन के परिमित तत्व मॉडल को स्थापित करें, और पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और धातु के बीच की बॉन्डिंग परत, धातुओं के बीच की बॉन्डिंग परत और मॉडलिंग में सबसे बाहरी परत में लगे पॉलीयुरेथेन रबर को नजरअंदाज करें। गोंद और वेल्डेड इलेक्ट्रोड तारों के साथ हाइड्रोफोन के त्रि-आयामी मॉडल की स्थापना करें, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री के रूप में PZT-5 का चयन करें, मध्य धातु डिस्क के लिए सामग्री के रूप में ड्यूरालुमिन, तांबा या स्टील का चयन करें और सामग्री के रूप में तांबे का चयन करें। मध्य धातु की अंगूठी.

 

2.2 हाइड्रोफोन के कंपन मोड पर शोध

हाइड्रोफ़ोन की विशेषता आवृत्ति का विश्लेषण करने के लिए COMSOL सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके, आप सहज रूप से हाइड्रोफ़ोन के विभिन्न कंपन मोड की विशेषता आवृत्ति और कंपन विस्थापन प्राप्त कर सकते हैं। योजनाबद्ध आरेख में प्रत्येक कंपन मोड में हाइड्रोफोन के प्रत्येक भाग की सापेक्ष स्थिति शामिल है। ये विश्लेषण परिणाम हाइड्रोफोन के कार्य सिद्धांत को बेहतर ढंग से समझने में मदद करते हैं। एक निश्चित आकार के हाइड्रोफोन के प्रथम-क्रम कंपन मोड का कंपन। यह कंपन मोड वह मोड है जब हाइड्रोफ़ोन ध्वनि तरंगें प्राप्त करता है।

 

 

2.3 हाइड्रोफोन का संरचनात्मक अनुकूलन डिजाइन

पानी में हाइड्रोफोन के कामकाजी प्रदर्शन का अनुकरण और विश्लेषण करने के लिए COMSOL सॉफ़्टवेयर का उपयोग करना। आप सीधे हाइड्रोफोन के चारों ओर 0.05 मीटर की त्रिज्या के साथ एक जल क्षेत्र स्थापित कर सकते हैं, और फिर पानी में हाइड्रोफोन के वास्तविक कामकाजी परिदृश्य का अनुकरण करने के लिए जल क्षेत्र में 1 पा के ध्वनि दबाव के साथ एक समतल ध्वनि तरंग पृष्ठभूमि क्षेत्र सेट कर सकते हैं, हाइड्रोफोन के स्थापित पानी के नीचे के मॉडल को चित्र 4 में दिखाया गया है। COMSOL विश्लेषण सेटिंग में, अनुसंधान चरण आवृत्ति डोमेन का चयन करता है, ताकि सरल हार्मोनिक उत्तेजना के अधीन होने पर संपूर्ण रैखिक प्रणाली की प्रतिक्रिया का विश्लेषण किया जा सके, और वोल्टेज विभिन्न आवृत्तियों की ध्वनि तरंगों की क्रिया के तहत हाइड्रोफोन द्वारा उत्तेजित की गणना की जा सकती है। फिर हाइड्रोफोन की पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सतह पर वोल्टेज निकालें, और एक सूत्र के माध्यम से हाइड्रोफोन के संबंधित प्राप्त संवेदनशीलता स्तर की गणना करें। चूँकि हाइड्रोफोन एक ओपन-सर्किट अवस्था में काम करता है, हाइड्रोफोन की प्राप्त संवेदनशीलता का शिखर इसकी प्रति-अनुनाद आवृत्ति पर होता है, और प्राप्त संवेदनशीलता का स्तर एक होता है अंडरवाटर हाइड्रोफोन का अनुकरण किया जाता है। एक निश्चित आकार के

 

सिमुलेशन परिणामों से यह देखा जा सकता है कि इस संरचना के साथ हाइड्रोफोन का प्राप्त संवेदनशीलता स्तर वक्र कम आवृत्ति बैंड में अपेक्षाकृत सपाट है। इसके बाद, हम हाइड्रोफोन के प्रत्येक भाग के आयामी परिवर्तनों और एंटी-रेजोनेंस आवृत्ति के प्रभाव और हाइड्रोफोन प्रभाव के कम आवृत्ति प्राप्त संवेदनशीलता स्तर का अध्ययन करेंगे। ट्राई-स्टैक में पीजेडटी और धातु डिस्क के ज्यामितीय मापदंडों और धातु सामग्री के प्रकार को चर के रूप में लेते हुए, कम आवृत्ति बैंड में संवेदनशीलता स्तर प्राप्त करने वाले डिज़ाइन किए गए हाइड्रोफोन के ध्वनि दबाव के आकार और उतार-चढ़ाव की डिग्री को लक्ष्य के रूप में लिया जाता है, और हाइड्रोफोन को पूरा किया जाता है। हाइड्रोफोन का अनुकूलित डिज़ाइन कम आवृत्ति बैंड में हाइड्रोफोन के ध्वनि दबाव प्राप्त करने वाले संवेदनशीलता स्तर को जितना संभव हो उतना ऊंचा और उतार-चढ़ाव को यथासंभव छोटा बनाने का प्रयास करता है। नियंत्रित चर विधि के सिमुलेशन विश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले चर हैं: 1) तीन लेमिनेटेड धातु डिस्क के भौतिक गुण; 2) पीजेडटी त्रिज्या और धातु शीट त्रिज्या का अनुपात; 3) पीजेडटी मोटाई और धातु शीट की मोटाई का अनुपात; 4) त्रिज्या की तुलना में समान मोटाई की तीन लेमिनेटेड शीटों की मोटाई।

 

2.3.1 पीजेडटी के प्रकार और धातु शीट के प्रकार

तीन लेमिनेशन के बीच में धातु डिस्क के प्रकार को बदलें, और सिमुलेशन गणना द्वारा पानी में हाइड्रोफोन की एंटी-रेजोनेंस आवृत्ति और प्राप्त संवेदनशीलता स्तर वक्र प्राप्त करें। परिणाम तालिका 1 और चित्र 6 में दिखाए गए हैं।

तालिका 1 से यह देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे चयनित धातु का यंग मापांक धीरे-धीरे बढ़ता है, हाइड्रोफोन की प्रति-गुंजयमान आवृत्ति धीरे-धीरे बढ़ती है। चित्र 6 से यह देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे धातु शीट का यंग मापांक धीरे-धीरे बढ़ता है, हाइड्रोफोन के कम आवृत्ति बैंड की प्राप्त संवेदनशीलता का स्तर धीरे-धीरे कम होता जाता है।

 

2.3.2 पीजेडटी त्रिज्या का धातु शीट त्रिज्या से अनुपात

PZT और मध्यवर्ती धातु शीट की मोटाई अपरिवर्तित रखें, और मध्यवर्ती धातु शीट की त्रिज्या 20 मिमी लें। जब केवल पीजेडटी त्रिज्या बदली जाती है, तो हाइड्रोफोन एंटी-रेजोनेंस आवृत्ति और पानी में संवेदनशीलता स्तर वक्र प्राप्त करना चित्र 7 और 8 में दिखाया गया है।

यह चित्र 7 से देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे पीजेडटी की त्रिज्या बढ़ती है, पानी में हाइड्रोफोन की एंटी-रेजोनेंट आवृत्ति धीरे-धीरे बढ़ती है, और जब यह 20 मिमी तक पहुंचती है, तो एंटी-रेजोनेंट आवृत्ति मुश्किल से बढ़ती है। चित्र 8 से पता चलता है कि जैसे-जैसे पीजेडटी त्रिज्या बड़ी होती जाती है, कम आवृत्ति बैंड में हाइड्रोफोन का प्राप्त संवेदनशीलता स्तर धीरे-धीरे कम होता जाता है, लेकिन कमी की डिग्री बड़ी नहीं होती है, और उतार-चढ़ाव अधिक सपाट होते हैं। 2.3.3 PZT मोटाई और धातु की मोटाई का अनुपात PZT और मध्य धातु शीट की त्रिज्या को अपरिवर्तित रखता है। मध्य धातु शीट की मोटाई 1 मिमी है, और केवल PZT मोटाई बदली गई है। पानी में हाइड्रोफोन की प्रति-अनुनाद आवृत्ति और प्राप्त संवेदनशीलता स्तर वक्र चित्र 9 और 10 में दिखाए गए हैं।

 

चित्र 9 से देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे पीजेडटी की मोटाई बढ़ती है, पानी में हाइड्रोफोन की प्रति-प्रतिध्वनि आवृत्ति धीरे-धीरे बढ़ती है। जब यह 1 मिमी की धातु शीट के समान मोटाई तक पहुँच जाता है, तो प्रति-अनुनाद आवृत्ति अधिकतम तक पहुँच जाती है, और PZT मोटाई बढ़ती रहती है। इसके बजाय हाइड्रोफोन की प्रतिध्वनिरोधी आवृत्ति कम हो जाती है। यह चित्र 10 (ए) से देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे पीजेडटी की मोटाई 0.2 मिमी से 0.5 मिमी तक बढ़ती है, कम आवृत्ति बैंड में हाइड्रोफोन की प्राप्त संवेदनशीलता का स्तर धीरे-धीरे बढ़ता है, और उतार-चढ़ाव अधिक सपाट हो जाता है। हालाँकि, जब PZT की मोटाई 0.4 मिमी है, तो स्थिति विशेष होती है, और कम आवृत्ति बैंड की प्राप्त संवेदनशीलता का स्तर अचानक कम हो जाता है; चित्र 10(बी) से, यह देखा जा सकता है कि जब पीजेडटी की मोटाई 0.5 मिमी से 1.5 मिमी तक बढ़ जाती है, तो हाइड्रोफोन की कम आवृत्ति प्राप्त करने वाली संवेदनशीलता का स्तर धीरे-धीरे कम हो जाता है, और उतार-चढ़ाव लगभग अपरिवर्तित रहता है।

 

2.3.4 समान मोटाई की तीन लेमिनेटेड शीटों की मोटाई और त्रिज्या का अनुपात

जब मध्य परत में धातु शीट की मोटाई पीजेडटी की मोटाई के समान होती है, तो तीन-प्लाई शीट का समतुल्य इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक सबसे बड़ा होता है। इसके बाद, हाइड्रोफोन के पानी के नीचे संचालन पर समान मोटाई की तीन-प्लाई शीट की मोटाई और त्रिज्या अनुपात के प्रभाव का विश्लेषण किया जाता है। समान मोटाई की तीन लेमिनेटेड धातु शीटों की मोटाई और त्रिज्या अपरिवर्तित रखें, PZT त्रिज्या अपरिवर्तित रखें, PZT और धातु की मोटाई समान रखें, और केवल PZT (धातु शीट) की मोटाई बदलें। जैसा कि चित्र 11 और 12 में दिखाया गया है।

 

चित्र 11 से देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे पीजेडटी (धातु शीट) की मोटाई बढ़ती है, हाइड्रोफोन के पानी में प्रति-प्रतिध्वनि आवृत्ति धीरे-धीरे बढ़ती है। चित्र 12 में, जैसे-जैसे पीजेडटी (धातु शीट) की मोटाई धीरे-धीरे बढ़ती है, कम आवृत्ति बैंड में हाइड्रोफोन की प्राप्त संवेदनशीलता का स्तर धीरे-धीरे कम हो जाता है, और उतार-चढ़ाव धीरे-धीरे छोटा हो जाता है।

 

2.3.5 नियमितता विश्लेषण

उपरोक्त अनुकूलन प्रक्रिया में प्राप्त प्रतिक्रिया परिवर्तन कानून को निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है: 1) जैसे-जैसे मध्य धातु डिस्क का यंग मापांक धीरे-धीरे बढ़ता है, प्रति-गुंजयमान आवृत्ति पानी के नीचे संचार हाइड्रोफोन धीरे-धीरे बड़ा हो जाता है, और कम आवृत्ति बैंड की प्राप्त संवेदनशीलता का स्तर छोटा हो जाता है और उतार-चढ़ाव होता है। 2) जैसे-जैसे पीजेडटी और धातु शीट त्रिज्या का अनुपात बड़ा होता जाता है, पानी में हाइड्रोफोन की एंटी-रेजोनेंट आवृत्ति बड़ी हो जाती है, कम आवृत्ति बैंड की प्राप्त संवेदनशीलता का स्तर कम हो जाता है, और उतार-चढ़ाव छोटा हो जाता है; 3) जैसे-जैसे पीजेडटी मोटाई और धातु शीट की मोटाई का अनुपात बड़ा होता जाता है, पानी में हाइड्रोफोन की एंटी-रेज़ोनेंट आवृत्ति पहले बढ़ती है और फिर घट जाती है, 1 के अनुपात में चरम मूल्य तक पहुंच जाती है, और कम-आवृत्ति प्राप्त करने वाली संवेदनशीलता का स्तर पहले बढ़ता है और फिर घट जाता है, लगभग 0.5 के अनुपात में चरम पर पहुंच जाता है, और कम-आवृत्ति उतार-चढ़ाव धीरे-धीरे कम हो जाता है; 4) आदि मोटे ट्रिपल लेमिनेट में, जैसे-जैसे पीजेडटी (धातु शीट) की त्रिज्या की मोटाई का अनुपात बड़ा होता जाता है, पानी में हाइड्रोफोन की एंटी-रेजोनेंट आवृत्ति बड़ी हो जाती है, कम आवृत्ति बैंड में प्राप्त संवेदनशीलता का स्तर छोटा हो जाता है, और उतार-चढ़ाव छोटा हो जाता है। सामान्य तौर पर, ट्रांसड्यूसर का आकार जितना बड़ा होता है, उसकी अनुनाद आवृत्ति उतनी ही छोटी होती है, और हाइड्रोफोन की मौलिक अनुनाद आवृत्ति PZT त्रिज्या या मोटाई में वृद्धि के साथ बढ़ती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि हाइड्रोफोन लेमिनेटेड शीट के तीन लचीले कंपन मोड का उपयोग करता है। इस कंपन मोड का मुख्य प्रभावशाली कारक ट्रिपलक्स की कठोरता है। जब पीजेडटी त्रिज्या या मोटाई बढ़ती है, तो पूरे ट्रिपलक्स की कठोरता अधिक हो जाती है, इसलिए ट्रिपलएक्स फ्लेक्सुरल कंपन मोड की अनुनाद आवृत्ति बड़ी हो जाएगी, जिससे हाइड्रोफोन की अनुनाद आवृत्ति बड़ी हो जाएगी। हाइड्रोफोन के बीच में लगी धातु की अंगूठी की ऊंचाई तीन-परत वाली शीट के व्यास से बहुत छोटी होती है, और यह तीन-परत वाली शीट के झुकने वाले कंपन में भाग नहीं लेती है, इसलिए हाइड्रोफोन पर प्रभाव छोटा होता है।

 

2.4 अंतिम परिणाम

संरचनात्मक अनुकूलन के माध्यम से उपर्युक्त प्रभाव कानून के अनुसार, और हाइड्रोफोन के विभिन्न हिस्सों की वास्तविक उत्पादन प्रक्रिया की कठिनाई को ध्यान में रखते हुए, हाइड्रोफोन के विभिन्न हिस्सों के आकार पैरामीटर अंततः निर्धारित किए जाते हैं जैसा कि तालिका 2 में दिखाया गया है। पानी में हाइड्रोफोन के प्रतिबाधा वक्र का अनुकरण और गणना करने के लिए COMSOL सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें। एंटी-रेज़ोनेंट आवृत्ति 5.2 kHz है, जैसा चित्र 13 में दिखाया गया है।

 

 

 

 

100 हर्ट्ज से 6 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति रेंज में हाइड्रोफोन के प्राप्त संवेदनशीलता स्तर का अनुकरण और गणना करने के लिए COMSOL सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें, जैसा कि चित्र 14 में दिखाया गया है।

100 हर्ट्ज से 6 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति रेंज में हाइड्रोफोन के प्राप्त संवेदनशीलता स्तर का अनुकरण और गणना करने के लिए COMSOL सॉफ़्टवेयर का उपयोग करना, जैसा कि चित्र 14 में दिखाया गया है।

कम आवृत्ति बैंड 100 हर्ट्ज ~ 2.5 किलोहर्ट्ज़ में, हाइड्रोफोन का प्राप्त संवेदनशीलता स्तर लगभग -178 डीबी है, और उतार-चढ़ाव 3 डीबी से कम है, जैसा कि चित्र 15 में दिखाया गया है। जब ध्वनि तरंग की तरंग दैर्ध्य ट्रांसड्यूसर के अधिकतम रैखिक पैमाने से बहुत बड़ी होती है, तो ट्रांसड्यूसर की कोई दिशा नहीं होती है। हाइड्रोफोन के कार्यशील आवृत्ति बैंड में, ध्वनि तरंग आवृत्ति 2.5 kHz होने पर न्यूनतम तरंग दैर्ध्य 0.6 मीटर है, जो हाइड्रोफोन के अधिकतम आकार से 0.045 मीटर बड़ा है, यह माना जा सकता है कि ध्वनि तरंगें प्राप्त करते समय हाइड्रोफोन की कोई दिशा नहीं होती है।

 

3 हाइड्रोफोन का उत्पादन और परीक्षण

COMSOL द्वारा अनुकूलित हाइड्रोफोन के अंतिम संरचनात्मक मापदंडों के अनुसार, संरचनात्मक घटकों को संसाधित किया गया और हाइड्रोफोन प्रोटोटाइप बनाया गया, जैसा कि चित्र 16 में दिखाया गया है। पॉटिंग के बाद, हाइड्रोफोन का व्यास 45 मिमी और मोटाई 12 मिमी है।

हाइड्रोफोन का प्रदर्शन परीक्षण एक एनेकोइक पूल में किया गया था, पूल का आकार 25 मीटर × 16 मीटर × 10 मीटर था, और माप के लिए तुलना विधि का उपयोग किया गया था, और तुलनात्मक माप के लिए एक मानक हाइड्रोफोन (बी एंड के 8105) का उपयोग किया गया था। पल्स सिग्नल ट्रांसमिशन को अपनाया जाता है, और ट्रांसमिटिंग ट्रांसड्यूसर और मानक हाइड्रोफोन के बीच की दूरी 1.5 मीटर (दूर-क्षेत्र की स्थिति को संतुष्ट करती है) है, और इसे 4 मीटर की लटकती गहराई के साथ पूल की लंबाई के साथ रखा जाता है। प्रोटोटाइप हाइड्रोफोन के पानी में प्रवेश वक्र को अंततः मापा जाता है जैसा कि चित्र 17 में दिखाया गया है।

 

 

चित्र 17 से देखा जा सकता है कि हाइड्रोफोन प्रोटोटाइप की एंटी-रेज़ोनेंट आवृत्ति 3.3 kHz है। ध्वनि तरंग आवृत्ति की निचली सीमा की सीमा के कारण, उपयोग किया जाने वाला ट्रांसड्यूसर केवल 500 हर्ट्ज ध्वनि तरंग संचारित कर सकता है, मापने वाले पानी प्राप्त संवेदनशीलता स्तर वक्र की सबसे कम आवृत्ति 500 ​​हर्ट्ज है, जैसा कि चित्र 18 में दिखाया गया है।

चित्र 18 से देखा जा सकता है कि 500 ​​हर्ट्ज ~ 2.5 किलोहर्ट्ज़ आवृत्ति बैंड में, हाइड्रोफोन का रिसीवर संवेदनशीलता स्तर अधिकतम -178 डीबी है, और उतार-चढ़ाव 4 डीबी से कम है। हाइड्रोफोन की एंटी-रेजोनेंट आवृत्ति के मापने और सिम्युलेटेड परिणामों के बीच अंतर मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि हाइड्रोफोन प्रोटोटाइप की सतह पर 2 मिमी की मोटाई के साथ वॉटरटाइट पॉलीयुरेथेन रबर की एक परत लगी होती है, जो हाइड्रोफोन की समतुल्य कंपन गुणवत्ता को बढ़ाएगी। COMSOL सिमुलेशन सॉफ्टवेयर पर इस विस्कोइलास्टिक सामग्री का अनुकरण करना मुश्किल है। संरचनात्मक भागों की असेंबली सटीकता और बॉन्डिंग प्रक्रिया का भी हाइड्रोफोन के प्रदर्शन पर एक निश्चित प्रभाव पड़ेगा। उपरोक्त दो कारक मापा डेटा और परिमित तत्व सिमुलेशन मूल्य के बीच अंतर का कारण बनते हैं। . 500 हर्ट्ज~2.5 किलोहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी बैंड में प्राप्त संवेदनशीलता स्तर के मापा डेटा की तुलना सिमुलेशन परिणामों के साथ करें, जैसा कि चित्र 19 में दिखाया गया है। इस फ़्रीक्वेंसी बैंड में, मापा गया अधिकतम प्राप्त संवेदनशीलता स्तर -178 डीबी है, और उतार-चढ़ाव 4 डीबी से कम है। मापा गया डेटा और सिम्युलेटेड मूल्य प्रवृत्ति समान है, और मापा गया डेटा सिम्युलेटेड मूल्य से थोड़ा बड़ा उतार-चढ़ाव करता है।

विभिन्न एजिमुथ में हाइड्रोफोन की प्राप्त संवेदनशीलता परीक्षण के संबंध में, हाइड्रोफोन की अक्षीय और रेडियल प्राप्त संवेदनशीलता स्तर का क्रमशः परीक्षण किया गया। परीक्षण के परिणाम चित्र 20 में दिखाए गए हैं। प्राप्त संवेदनशीलता स्तर लगभग समान है, और यह माना जा सकता है कि हाइड्रोफोन की 500 हर्ट्ज ~ 2.5 किलोहर्ट्ज़ के कार्यशील आवृत्ति बैंड में कोई दिशा नहीं है।

4 निष्कर्ष

1) कम आवृत्ति वाले झुकने वाले हाइड्रोफोन का डिजाइन और उत्पादन। मापने वाले हाइड्रोफोन में आवृत्ति बैंड 500Hz-2.5 kHz में प्राप्त संवेदनशीलता स्तर -178 dB है, और उतार-चढ़ाव 4 dB से कम है। 2. छोटे आकार के कम आवृत्ति वाले झुकने वाले हाइड्रोफोन ने उच्च संवेदनशीलता के साथ ध्वनि तरंगों को प्राप्त करने की विशेषताओं का एहसास किया है, जिसका हाइड्रोफोन में झुकने वाली डिस्क संरचना के अनुप्रयोग के लिए मार्गदर्शक महत्व है।