Jenis dan desain transduser akustik bawah air(1)

Gelombang suara adalah satu-satunya pembawa yang dikuasai manusia untuk mengirimkan informasi dan energi jarak jauh di lautan luas. orang menggunakan gelombang elektromagnetik untuk mengembangkan radar. Begitu pula dengan manusia yang memanfaatkan gelombang suara sebagai pembawa informasi untuk berkembang transduser akustik bawah air . Peralatan elektronik untuk penentuan posisi, identifikasi dan sonar komunikasi. Di hadapan lautan luas, bahu Sonar memiliki misi penting: menjangkau seluruh penjuru lautan luas, mengidentifikasi berbagai hal, memberi tahu orang-orang tentang wajah sebenarnya dari dunia bawah laut, membantu manusia menjelajahi misteri lautan. Untuk menjadi navigasi komunikasi bawah air, mereka berada di bidang budidaya perikanan, perikanan, pengembangan sumber daya kelautan, eksplorasi geologi dan geomorfologi kelautan, persenjataan militer, dll. Alasan mengapa gelombang suara menjadi pembawa informasi bawah air terbaik adalah karena gelombang suara di media air memiliki koefisien atenuasi yang paling kecil dibandingkan dengan medan fisik lain seperti gelombang elektromagnetik, sehingga dapat diperoleh perambatan jarak jauh. Keunggulan inilah yang menjadikan sonar yang mengamati bawah air dari awal penggunaan gelombang ultrasonik. Tujuannya dimulai dan terus berkembang. Saat ini, rentang frekuensi kerja sonar telah diperluas ke rentang yang luas. Sonar aktif berkisar dari puluhan hertz hingga beberapa puluh megahertz. Frekuensi rendah sonar pasif telah diperluas ke jangkauan infrasonik. Dalam pita frekuensi yang begitu luas, sesuai peraturan. Bentuk sinyal menggairahkan perangkat penting yang menghasilkan gelombang suara dan indera serta menerima gelombang suara di dalam air tanpa distorsi. Ini disebut transduser sonar atau susunan sonar. Perangkat ini adalah perlengkapan front-end dari sistem sonar. Mereka juga merupakan “jendela” bagi sistem sonar untuk berinteraksi dan bertukar informasi dengan media air. Mereka adalah sistem sonar, sehingga transduser sonar atau susunan sonar secara jelas disebut sebagai “mata dan telinga” dari sistem sonar. Dengan perluasan terus-menerus bidang penerapan teknologi sonar, peningkatan konfrontasi militer dan kebutuhan operasional, prinsip-prinsip baru, teknologi baru, dan peralatan sonar baru bermunculan tanpa henti. Perkembangan teknologi sonar baru telah mendorong perkembangan pesat transduser ultrasonik bawah air . teknologi Terobosan teknologi yang sama di bidang transduser dan pengembangan material baru, mekanisme baru, dan transduser struktural baru juga membuat sistem sonar tampil baru. Berikut ini gambaran singkat perkembangan teknologi transduser, termasuk transduser hidroakustik material baru, struktur baru dan mekanisme transduser hidroakustik baru, hidrofon baru, teknologi transduser pita lebar, dll.

 materi baru transduser akustik bawah air :

Itu Transduser piezoelektrik ADCP adalah perangkat yang mengimplementasikan konversi energi dalam sistem sonar. Terdapat material khusus yang memiliki kemampuan untuk mengubah energi. Bahan ini disebut bahan fungsional. Bahan fungsional yang digunakan untuk membuat transduser terutama mencakup bahan piezoelektrik (seperti kristal piezoelektrik, keramik piezoelektrik, polimer piezoelektrik, dll.) dan bahan magnetostriktif (seperti nikel, kobalt, paduan nikel-besi, ferit, ferroalloy tanah jarang, dll.), mereka menggunakan efek piezoelektrik dan efek magnetostriktif untuk mewujudkan konversi timbal balik antara energi medan listrik, energi medan magnet, dan energi mekanik. Terobosan teknologi transduser pada dasarnya ditentukan oleh terobosan teknologi pada material fungsional. Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan teknis di berbagai bidang material fungsional juga membawa perkembangan teknologi transduser. Pada tahun 1963, Dr. Clark menemukan bahwa bahan tanah jarang dari seri lantanida memiliki sifat magnetostriktif yang luar biasa, tetapi bahan tersebut belum digunakan secara praktis karena titik curie lebih rendah dari suhu ruangan. ditemukan bahwa unsur tanah jarang dan besi yang tersusun dari paduan biner, terner atau kuaterner juga memiliki sifat supermagnetostriktif pada suhu kamar. Paduan tanah yang paling representatif adalah Terfenol (komponen Tb, Dy, Fe).

Ini telah menjadi material fungsional baru yang mendapat banyak perhatian sejak tahun 1980an. feroelektrik kristal tunggal bismut magnesium silikat magnate-lead titanate (PMN-PT) dan lead bismuth citrate-lead titanate (PZN-PT), adalah jenis baru bahan kristal perovskit komposit, yang juga meningkat secara tiba-tiba. Kelas baru material fungsional dengan aplikasi yang menjanjikan. Sebelumnya, nikel umumnya digunakan dalam bahan transduser pencari kedalaman. Pada tahun 1917, ilmuwan Perancis Lang Zhiwan menggunakan kristal kuarsa untuk membuat transduser sonar, menjadi preseden penerapan bahan piezoelektrik pada sonar pada tahun 1940-an, BaTiO dengan sifat piezoelektrik yang kuat. Keramik piezo berhasil dikembangkan dan digunakan secara luas dalam sistem sonar selama Perang Dunia Kedua; Keramik piezoelektrik PZT yang dikembangkan pada tahun 1950an mengkompensasi Ba-TiO, keramik dengan rentang suhu pengoperasian yang luas dan efisiensi konversi elektromekanis yang sangat baik. Kekurangan material paduan tanah jarang yang pernah menjadi material pilihan untuk transduser hidroakustik lebih besar pada temperatur rendah dibandingkan pada temperatur ruangan, seperti Tb dan Dy0 pada 77 K. Regangan magnetostriktif material mempunyai nilai maksimum sebesar 0,65%, sedangkan Tefenol-D memiliki regangan magnetostriktif sebesar 0,25% pada suhu ruangan.

Tentang transduser hidroakustik ultrasonik, Bahan batang paduan tanah jarang ditempatkan di ruang udara dingin, dan diedarkan serta didinginkan oleh menara pendingin lemari es. Kamar gas dingin dilengkapi dengan medan magnet bias DC dan medan magnet eksitasi oleh kumparan bahan superkonduktor, dan batang magnetostriktif tereksitasi untuk menghasilkan getaran regangan dan melewati mesin. Transisi ditransmisikan ke permukaan radiasi piston, dan permukaan radiasi piston mendorong media air untuk menghasilkan radiasi gelombang tekanan. Ruang vakum dirancang dalam struktur, tujuannya adalah untuk mengisolasi konduksi panas. Dinding luar ruang vakum berbentuk penutup tahan tekanan yang mampu menahan tekanan 10 atmosfer. Parameter teknis utama adalah sebagai berikut: frekuensi resonansi 430Hz, tingkat sumber suara maksimum 181.4dB, efisiensi sekitar 25%. Transduser jenis ini rumit dalam proses pembuatannya. Dalam beberapa tahun terakhir, masyarakat masih bersedia menggunakan bahan Terfenol-D yang bekerja pada suhu kamar, membuang beberapa strain magnetostriktif dan menggantinya dengan struktur baru untuk mencapai kinerja radiasi. 

Berikut ini adalah pengenalan singkat kemajuan penelitian beberapa bahan magnetostriktif struktural transduser akustik bawah air s. Transduser longitudinal memiliki struktur sederhana, dan batang magnetostriktif digabungkan dengan kepala radiasi depan dan massa ekor untuk membentuk sistem getaran satu dimensi. Kepala radiasi depan umumnya merupakan material ringan, dan massa ekor umumnya merupakan material padat untuk mencapai permukaan radiasi dan perpindahan getaran yang lebih besar. Dua jenis transduser longitudinal yang dikembangkan dengan bahan Terfenol-D diperkenalkan. Salah satunya adalah transduser longitudinal umum dengan frekuensi resonansi 1200 Hz, kekuatan suara 3 kW, dan berat transduser 60 kg. Yang lainnya adalah kedua ujung batang tanah jarang. Mereka dirancang sebagai transduser longitudinal memancar ujung ganda yang menyala dengan frekuensi resonansi 400 Hz, kekuatan suara 1,5 kW dan berat transduser 100 kg. Tentang
transduser sensor kedalaman Ultrasonik melingkar, ini terdiri dari sejumlah batang tanah jarang yang mengelilingi poligon beraturan, dan serangkaian permukaan melingkar dieksitasi oleh bagian transisi untuk getaran radial untuk mencapai radiasi akustik daya tinggi. Yang mengembangkan serangkaian transduser toroidal daya tinggi frekuensi rendah tanah jarang, dengan frekuensi resonansi 200 Hz (diameter dalam 0,56 m, diameter luar 0,94 m, tinggi 0,37 m, tingkat sumber suara 193 dB, berat) 410kg) dan transduser dengan frekuensi resonansi 30Hz (diameter 2m, tinggi 1,1 inci, tingkat sumber suara 195dB, berat 5t).