Sensor hidrofon melingkar satu arah

                                

Perkenalan

 

Hidrofon sirkular merupakan jenis hidrofon yang umum digunakan, umumnya digunakan pada pita frekuensi rendah. Ia memiliki karakteristik respon frekuensi datar, ukuran kecil, sensitivitas akselerasi rendah, non-directivity dan konsistensi yang baik. Yang searah Sensor hidrofon melingkar yang diperkenalkan pada artikel ini terbuat dari tabung keramik dipol dan tabung keramik monopole. Sinyal yang diterima oleh dipol digeser fasa dan diperkuat, kemudian sinyal tersebut diterima dengan sintesis monopol membentuk direktivitas berbentuk hati. Hidrofon melingkar searah berukuran kecil dan ringan. Sebagai elemen piezo dari larik penerima yang besar, elemen ini dapat secara efektif mengurangi bobot larik. Terutama bila digunakan dalam susunan konformal, ini dapat berfungsi sebagai penyekat suara virtual dan mewujudkan deteksi. Pelabuhan dan pelabuhan dibedakan.

 

1 Analisis teoritis

Diagram skema hidrofon sirkular searah ditunjukkan pada Gambar 1. Terlihat bahwa hidrofon tabung sirkular searah menggunakan direktivitas natural dipol dan direktivitas omnidirektori monopole untuk mensintesis direktivitas cardioid.

 

Pada pita frekuensi rendah, perbedaan fasa antara mode getaran monopole dan mode getaran dipol dari tabung keramik piezo dengan ukuran yang sama adalah 90°, sehingga tabung keramik piezo dipol dapat dikompensasikan dengan fase 90°. Pada saat yang sama, terdapat perbedaan besaran sinyal yang diterima antara keduanya, sehingga amplitudo dipol harus diperkuat sehingga gelombang suara yang datang pada arah 180° saling meniadakan, dan pengarahan hidrofon berbentuk hati.

 

2 Simulasi elemen hingga hidrofon searah

Gunakan perangkat lunak simulasi elemen hingga ANSYS untuk membangun model hidrofon. Seperti terlihat pada Gambar 2, warna biru merupakan dipol, warna merah merupakan monopol, dan warna merah jambu merupakan daerah perairan. Penggunaan batas simetris dapat menyederhanakan model, dan hanya perlu membangun 1/2 model. Bahan keramik piezoelektrik adalah PZT-5, ukurannya φ20mm×φ18mm×10mm, frekuensi resonansinya 48kHz.

Berdasarkan analisis teoritis, pertama-tama hitung fasa dan sensitivitas penerimaan sinyal penerima monopol dan dipol, dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 3 dan Gambar 4. Terlihat bahwa pada pita frekuensi rendah, perbedaan fasa antara radiasi monopol dan dipol adalah sekitar 90°, dengan fluktuasi 2,5°. Kurva perubahan perbedaan sensitivitas. Garis memiliki kemiringan minimum sekitar 6kHz. Berdasarkan hal ini, frekuensi operasi pusat dapat diatur sekitar 6kHz, pergeseran fasa dipol 90 derajat, dan kompensasi amplitudo 10 kali.

Berdasarkan pergeseran fasa dan kompensasi amplitudo yang dihitung di atas, tabung melingkar searah disimulasikan dan dihitung, dan diagram directivity ditunjukkan pada Gambar 5. Terlihat bahwa hidrofon memiliki directivity berbentuk hati terbaik pada 6kHz. Pada rentang 4kHz~12kHz, perbedaan radiasi sebelum dan sesudah hidrofon Di atas 10dB, dapat dianggap bahwa hidrofon memiliki sifat searah dan dapat membedakan depan dan belakang.

3 Pembuatan dan pengujian hidrofon tabung melingkar satu arah

Berdasarkan hasil perhitungan simulasi, gambar sebenarnya hidrofon tabung melingkar satu arah ditunjukkan pada gambar 6.

Ukur di kumpulan anechoic, gunakan papan akuisisi untuk akuisisi data, dan gunakan Matlab untuk memproses data yang diperoleh sesuai dengan pergeseran fasa dan kompensasi amplitudo yang diperoleh dari simulasi. Diagram directivity yang diperoleh ditunjukkan pada 7.

Data grafik arah 4kHz~12kHz yang diukur dari tabung melingkar searah pada dasarnya konsisten dengan simulasi, tetapi perbedaan radiasi depan dan belakang sedikit lebih kecil dari hasil simulasi, yang disebabkan oleh besar dan kecilnya dipol dipol angka delapan. Tes ini memverifikasi bahwa searah sensor hidrofon tabung melingkar memiliki kinerja searah pita lebar. Sebagai elemen larik penerima, ia memiliki kemampuan untuk membedakan antara kanan dan kanan.

 

4 Kesimpulan

Dalam tulisan ini, dirancang tabung melingkar satu arah. Dengan menggunakan prinsip sintesis directivity monopole dan dipole, kompensasi fase dan amplifikasi amplitudo dilakukan pada dipol, dan searah dalam pita frekuensi 4kHz~12kHz dapat diperoleh. Akhirnya lulus ujian. Kemungkinan hidrofon jenis ini telah diverifikasi, dan memiliki prospek praktis tertentu. Langkah selanjutnya adalah meningkatkan produksi tabung dipol, mengoptimalkan sensitivitas hidrofon, dan memperluas pita frekuensi kerja.