Tipovi i dizajni podvodnih akustičnih pretvarača (1)

Zvučni valovi su jedini prijenosnici koje su ljudi ovladali za prijenos informacija i energije na velike udaljenosti u golemom moru. ljudi koriste elektromagnetske valove za razvoj radara. Slično, ljudi koriste zvučne valove kao prijenosnike informacija za razvoj podvodni akustični pretvarač . Elektronička oprema za pozicioniranje, identifikaciju i komunikacijski sonar. Pred golemim oceanom, ramena Sonara važna su misija: doprijeti do svih uglova golemog mora, identificirati razne stvari, reći ljudima pravo lice podvodnog svijeta, pomoći ljudima u istraživanju misterija oceana. Da bi postali podvodna komunikacijska navigacija, oni su u područjima akvakulture, ribarstva, razvoja morskih resursa, morskih geoloških i geomorfoloških istraživanja, vojnog oružja, itd. Razlog zašto zvučni valovi postaju najbolji podvodni prijenosnik informacija je taj što zvučni valovi u vodenom mediju imaju najmanji koeficijent prigušenja u usporedbi s drugim fizičkim poljima kao što su elektromagnetski valovi, te se može postići širenje na velike udaljenosti. Ova prednost čini sonar koji promatra podmorje od početne upotrebe ultrazvučnih valova. Cilj počinje i nastavlja se razvijati. Trenutačno je radni frekvencijski raspon sonara proširen na širok raspon. Aktivni sonar je od desetaka herca do nekoliko desetaka megaherca. Niska frekvencija pasivnog sonara proširena je na područje infrazvuka. U tako širokom frekvencijskom pojasu, prema propisima. Oblik signala pobuđuje važan uređaj koji stvara zvučne valove i osjetila te prima zvučne valove u vodi bez izobličenja. To se zove sonarni pretvarač ili sonarni niz. Ovi uređaji su prednja oprema sonarnog sustava. Oni su također 'prozor' za interakciju sonarnog sustava i razmjenu informacija s vodenim medijem. Oni su sonarni sustav, pa se sonarna sonda ili sonarni niz slikovito nazivaju 'očima i ušima' sonarnog sustava. Uz kontinuirano širenje područja primjene sonarne tehnologije, poboljšanje vojne konfrontacije i operativne potrebe imaju nove principe, nove tehnologije, a nova sonarna oprema pojavila se u beskrajnom nizu. Razvoj nove sonarne tehnologije potaknuo je brzi razvoj podvodnih ultrazvučnih sondi . tehnologija Ista tehnološka otkrića u području sondi i razvoj novih materijala, novih mehanizama i novih strukturnih sondi također su učinili sonar sustav novim izgledom. Ovdje je kratki pregled razvoja tehnologije pretvornika, uključujući hidroakustičku pretvornik od novog materijala, novu strukturu i novi mehanizam hidroakustičke pretvornika, novi hidrofon, tehnologiju širokopojasnog pretvornika itd.

 Novi materijal podvodni akustični pretvarač :

The ADCP piezoelektrični pretvornici su uređaj koji provodi pretvorbu energije u sonarnom sustavu. postoji poseban materijal sa sposobnošću pretvorbe energije. Ovaj materijal se naziva funkcionalni materijal. Funkcionalni materijali koji se koriste za izradu pretvornika uglavnom uključuju piezoelektrične materijale (kao što su piezoelektrični kristali, piezoelektrična keramika, piezoelektrični polimeri itd.) i magnetostriktivne materijale (kao što su nikal, kobalt, legura nikal-željezo, ferit, feroslitina rijetkih zemalja itd.), koriste piezoelektrični učinak i magnetostrikcijski učinak za ostvarenje međusobne pretvorbe između energije električnog polja, energije magnetskog polja i mehaničke energije. Proboj u tehnologiji pretvarača temeljno je određen tehnološkim pomacima u funkcionalnim materijalima. Posljednjih su godina tehnička dostignuća u raznim područjima funkcionalnih materijala također dovela do razvoja tehnologije pretvarača. Godine 1963. dr. Clark je otkrio da rijetki zemni materijali lantanoidne serije imaju nevjerojatna magnetostrikcijska svojstva, ali nisu stavljeni u praktičnu upotrebu jer je curiejeva točka niža od sobne temperature. otkriveno je da elementi rijetke zemlje i željezo sastavljeno od binarnih, ternarnih ili kvartarnih legura također imaju supermagnetostriktivna svojstva na sobnoj temperaturi. Najreprezentativnija zemljana legura je Terfenol (komponente Tb, Dy, Fe).

Postao je novi funkcionalni materijal koji je dobio veliku pozornost od 1980-ih. feroelektrični monokristalni bizmut magnezijev silikat magnat-olovo titanat (PMN-PT) i olovo bizmut citrat-olovo titanat (PZN-PT), nova je vrsta kompozitnog perovskitnog kristalnog materijala, koji je također nagli porast. Nova klasa funkcionalnih materijala s obećavajućom primjenom. Prije toga, nikal se obično koristio u materijalima za sonde dubinskih tražila. Godine 1917. francuski znanstvenik Lang Zhiwan upotrijebio je kvarcni kristal za izradu sonarnog pretvarača, postavljajući presedan za primjenu piezoelektričnih materijala na sonaru 1940-ih, BaTiO sa jakim piezoelektričnim svojstvima. Piezo keramika je uspješno razvijena i opsežno korištena u sonarnim sustavima tijekom Drugog svjetskog rata; PZT piezoelektrična keramika razvijena 1950-ih kompenzirala je Ba-TiO, keramiku sa svojim širokim rasponom radnih temperatura i izvrsnom učinkovitošću elektromehaničke pretvorbe. Nedostaci materijala od legure rijetke zemlje, koji je nekoć bio preferirani materijal za hidroakustičke pretvarače, veći su na niskim temperaturama nego na sobnoj temperaturi, kao što su Tb i Dy0 na 77 K. Magnetostrikcijska deformacija materijala ima maksimalnu vrijednost od 0,65%, dok Tefenol-D ima magnetostriktivnu deformaciju od 0,25% na sobnoj temperaturi.

O ultrazvučnom hidroakustičkom pretvorniku, štapni materijal od legure rijetke zemlje stavlja se u komoru hladnog zraka te cirkulira i hladi rashladni toranj hladnjaka. Hladna plinska komora opremljena je DC prednaponskim magnetskim poljem i pobudnim magnetskim poljem pomoću zavojnice supravodljivog materijala, a magnetostrikcijska šipka se pobuđuje da generira rastezljive vibracije i prolazi kroz stroj. Prijelaz se prenosi na površinu koja zrači klipom, a površina koja zrači klipom gura vodeni medij za stvaranje zračenja tlačnog vala. Vakuumska komora je dizajnirana u strukturi, svrha je izolirati provođenje topline. Vanjska stijenka vakuumske komore je oblikovani pokrov otporan na tlak, koji može izdržati tlak od 10 atmosfera. Glavni tehnički parametri su sljedeći: rezonantna frekvencija 430Hz, maksimalna razina izvora zvuka 181,4dB, učinkovitost je oko 25%. Ova vrsta pretvarača je komplicirana u procesu izrade. Posljednjih godina ljudi su još uvijek voljni koristiti materijale Terfenol-D koji rade na sobnoj temperaturi, odbacujući neka magnetostriktivna opterećenja i zamjenjujući ih novim strukturama kako bi se postigla učinkovitost zračenja. 

Slijedi kratak uvod u napredak istraživanja nekoliko strukturnih magnetostriktivnih materijala za podvodni akustični pretvarač s. Uzdužni pretvarač ima jednostavnu strukturu, a magnetostrikcijska šipka kombinirana je s prednjom glavom zračenja i repnom masom kako bi se formirao jednodimenzionalni sustav vibracija. Prednja radijacijska glava općenito je lagani materijal, a repna masa općenito je gusti materijal kako bi se postigla radijacijska površina i veći pomak vibracija. Predstavljene su dvije vrste longitudinalnih pretvarača razvijenih s materijalima Terfenol-D. Jedan je opći longitudinalni pretvarač s rezonantnom frekvencijom od 1200 Hz, zvučnom snagom od 3 kW i težinom pretvarača od 60 kg. Drugi su dva kraja šipke rijetke zemlje. Dizajnirani su kao prošireni dvostrani radijirajući uzdužni pretvornici s rezonantnom frekvencijom od 400 Hz, zvučnom snagom od 1,5 kW i težinom pretvornika od 100 kg. Što se tiče kružnog
ultrazvučnog pretvornika senzora dubine, sastoji se od niza šipki rijetkih zemalja koje okružuju pravilan poligon, a niz kružnih površina pobuđuje prijelazni dio za radijalne. vibracije za postizanje akustičnog zračenja velike snage. Koja je razvila niz toroidalnih pretvarača niske frekvencije velike snage rijetkih zemalja, s rezonantnom frekvencijom od 200 Hz (unutarnji promjer 0,56 m, vanjski promjer 0,94 m, visina 0,37 m, razina izvora zvuka 193 dB, težina) 410 kg) i pretvarač s rezonantnom frekvencijom od 30 Hz (promjer 2 m, visina 1,1 in, razina izvora zvuka 195dB, težina 5t).