Caratteristiche dei trasduttori e metodi di calibrazione
Un trasduttore idroacustico è un dispositivo che converte l'energia acustica e l'energia elettrica tra loro. La posizione nel sonar è simile all'antenna di una radio, un sistema acustico che emette e riceve onde sonore nell'acqua di mare. Un trasduttore piezoelettrico ad ultrasuoni in cui l'energia acustica viene convertita in energia elettrica è chiamato ricevitore o idrofono; un trasduttore che converte l'energia elettrica in energia acustica è chiamato trasmettitore. Alcuni sonar utilizzano lo stesso trasduttore per trasmettere e ricevere il suono; altri utilizzano emettitori e idrofoni separati.
Caratteristiche del trasduttore
Le prestazioni dell'idrofono si riferiscono principalmente alla sensibilità e alla direzionalità. La risposta di ricezione dell'idrofono è la sensibilità di ricezione.
Idrofono trasduttore
Un idrofono solitamente è un dispositivo di conversione lineare acustico/elettrico che ha un fattore di scala tra la tensione che produce e la pressione sonora del campo sonoro. Questo fattore di scala è chiamato risposta del trasduttore. La risposta di ricezione (sensibilità di ricezione) dell'idrofono è la tensione terminale dell'idrofono generata dall'onda piana della pressione sonora dell'unità (prima che l'idrofono venga posizionato sul campo). Convenzionalmente la risposta in ricezione è rappresentata da una risposta a circuito aperto in cui l'idrofono non è collegato al carico. Solitamente la risposta in ricezione viene registrata in decibel, il livello di riferimento è 1 dyne/cm2 e la pressione sonora è 1 V ed è scritta in dB. La risposta alla corrente di emissione del trasmettitore indica la distanza assiale nel fascio quando la corrente dell'unità viene iniettata nell'emettitore. Pressione sonora generata a 1 m. La risposta dell'emissione è solitamente espressa in decibel. Il livello di riferimento è la pressione sonora generata alla distanza di riferimento quando viene iniettata la corrente dell'emettitore ed è scritto in dB. Convenzionalmente la distanza di riferimento è riferita ad 1 m dalla sorgente sonora; se la distanza di riferimento è 1 codice, Più 20log39.4/36, ovvero correzione +0,87 dB, trasforma la risposta di trasmissione. È il livello della sorgente sonora.
Direttività:
Gli idrofoni utilizzano quasi sempre array di idrofoni nelle loro applicazioni. Gli array di idrofoni hanno un rapporto segnale-rumore più elevato rispetto ai singoli componenti idrofoni perché possono essere utilizzati da rumori isotropi o da diversi rumori identici. Il segnale del pacco tubi piezoelettrici proviene dalla direzione indicata dalla schiera di idrofoni, ovvero l'indice di direttività è un parametro dell'onda acustica di ricezione utilizzato per misurare la capacità di una schiera di idrofoni di estrarre segnali dal rumore con il suo schema di fascio. È il numero di decibel in cui il rapporto segnale-rumore all'uscita dell'idrofono direzionale è maggiore del rapporto segnale-rumore all'uscita dell'idrofono non direzionale.
Metodo di calibrazione Per garantire le prestazioni dell'apparecchiatura acustica subacquea e la necessità di trasmissione dei valori, l'idrofono e il trasmettitore devono essere calibrati. La calibrazione di un tubo piezoelettrico acustico è una funzione della frequenza e della direttività della risposta del trasduttore. Attualmente esistono numerosi metodi per misurare la risposta del trasduttore. un riepilogo dei metodi di calibrazione compilato dal Naval Ordnance Laboratory TF Johnston basato sulla letteratura. Questi metodi presentano vantaggi e svantaggi a seconda delle dimensioni dei trasduttori e delle gamme di frequenza.
Materiali trasduttori e materiali acustici Le ceramiche piezoelettriche PZT si stanno sviluppando verso l'industrializzazione. Finora, le ceramiche piezoelettriche di piombo zirconato titanato (PZT) sono state utilizzate come acqua. Il materiale del trasduttore acustico è ancora dominante. Ceramiche piezoelettriche PZT sviluppate dal China Institute of Acoustics, i modelli comunemente usati sono PZT-4 (ricetrasmettitore e doppio uso), PZT-5 (tipo ricevente) e PZT-8 (tipo con emissione ad alta potenza) e le loro prestazioni possono soddisfare vari suoni subacquei. Le esigenze del trasduttore sono paragonate a quelle di paesi esteri. Materiali di trasduzione e materiali acustici Le ceramiche piezoelettriche si stanno sviluppando verso l'industrializzazione. Finora, le ceramiche piezoelettriche di piombo zirconato titanato (PZT) sono ancora al primo posto come materiale di trasduzione dell'energia per i trasduttori acustici subacquei. Ceramiche piezoelettriche PZT sviluppate dal China Institute of Acoustics, i modelli comunemente usati sono PZT-4 (ricetrasmettitore e doppio uso), PZT-5 (tipo ricevente) e PZT-8 (tipo con emissione ad alta potenza) e le loro prestazioni possono soddisfare vari suoni subacquei. Sono le esigenze del trasduttore, il suo livello e il trasduttore a tubo piezoelettrico a fase estranea d33 è uno strumento di misura sviluppato nella misurazione piezoelettrica della ceramica, che è stata promossa più di 100 nazionali e ha modificato lo standard nazionale standard per il metodo di misurazione costante della deformazione piezoelettrica statica. I materiali idroacustici includono principalmente materiali di assorbimento acustico, antisuono, suono e isolamento acustico, materiali di smorzamento delle vibrazioni e altri contenuti di ricerca. A questo proposito, l'azienda ha creato la prima attrezzatura di prova subacquea per tubi acustici a impulsi, il modulo di Fuyang e l'attrezzatura di prova complessa del modulo di taglio, ed è dotata di un dispositivo di temperatura e pressione variabile, di un sistema di elaborazione dati con microcomputer e di un sistema di misurazione delle caratteristiche acustiche elevate. Nel campo dei materiali fonoassorbenti, sono stati sviluppati due tipi di acqua. Si tratta di materiale fonoassorbente acustico e tre tipi di struttura fonoassorbente: tipo a canale parallelo a cuspide piatta, cuspide quadrata e tipo a risonanza piatta, che possono soddisfare i requisiti di diverse bande di frequenza. La punta piatta per l'assorbimento del suono è stata ampiamente utilizzata nelle piscine di silenziatori di grandi e medie dimensioni in Cina e il coefficiente di riflessione della pressione sonora è inferiore al 10% nell'intervallo di frequenza da 8 a 100 kHz. Inoltre, la gomma fonopermeabile di tipo T801 ~ T808, la vulcanizzazione a temperatura ambiente di tipo fuso, i materiali fonoassorbenti e permeabili al suono ad alta frequenza, il rivestimento ad alto assorbimento acustico, lo smorzamento dell'assorbimento acustico e i materiali smorzanti del tipo mastice sono stati ampiamente utilizzati in vari progetti di ingegneria. Le serie di moduli di simulazione di ultrasuoni e le serie di moduli di simulazione di ultrasuoni sviluppate dal tessuto corporeo umano a ultrasuoni sono lo standard di rilevamento di strumenti diagnostici a ultrasuoni medici confermato dall'Ufficio statale di supervisione tecnica e dall'Amministrazione statale della medicina.
Trasduttore e array idroacustici
I trasduttori acustici subacquei più comunemente sono del tipo a pistone piatto, del tipo a tromba con vibratore longitudinale, del tipo con calibrazione rotonda e del tipo curvo. La Cina può progettare e produrre vari trasduttori che soddisfano le esigenze dell’ingegneria e il livello è paragonabile a quello dei paesi stranieri.
(1) Trasduttore di trasmissione ad alta potenza Si ottiene il trasduttore di emissione ad alta densità (trasduttore cilindrico intarsiato) dell'anello e si ottengono i risultati scientifici e tecnologici dell'Accademia cinese delle scienze. Tra questi, l''elettrodo ad anello piezoelettrico' ha ottenuto il brevetto per modello di utilità. Il trasduttore è la prima banda larga per acque profonde in Cina. Il trasduttore subacqueo ad alta potenza per le emissioni acustiche viene utilizzato per l'esplorazione dell'acqua di mare dell'area marina. La tecnologia è stata applicata con successo in sistemi acustici come ricevitori acustici subacquei, tachimetri di posizionamento subacquei e bersagli analogici. (2) trasduttore di flessione La vibrazione e la radiazione sonora del trasduttore di flessione del tipo a lanterna sono state studiate e analizzate con il metodo degli elementi finiti e i risultati sono stati ampiamente applicati alle apparecchiature sonar. Sulla base di ciò è stato studiato anche un trasduttore di flessione concavo. Rispetto ai trasduttori di flessione del tipo a lanterna convessa esistenti nel mondo, questo trasduttore ha sensibilità e velocità volumetrica più elevate ed è resistente alla pressione statica. In particolare, questa struttura può raggiungere un'elevata banda larga utilizzando la vibrazione multimodale. Le caratteristiche sono molto apprezzate dall'acustica dell'acqua straniera. (3) Ricerca sull'idrofono composito piezoelettrico e sul trasduttore da roccia utilizzando materiale piezoelettrico composito sandwich PZT (3-3), il valore gh della costante piezoelettrica è elevato e la cifra di merito dh × gh è ampia e la modalità di vibrazione è migliore. Semplice e facile da abbinare alle caratteristiche dell'ammasso roccioso sviluppato in un idrofono ad alta sensibilità a banda larga e un trasduttore ultrasonico a roccia a impulsi stretti a banda larga.
Processo del trasduttore:
Lo sviluppo del cristallo del sensore piezoelettrico comporta un processo complesso ed è spesso fondamentale per ottenere un nuovo progetto. In combinazione con la ricerca e lo sviluppo di trasduttori acustici e ultrasonici subacquei, è stata creata una serie di tecnologie speciali, come il processo di colata e accoppiamento di gomma permeabile al suono in poliuretano senza zolfo, la tecnologia di precompressione composita, le serie di adesivi acustici e la tecnologia di incollaggio con processi di produzione di guide d'onda lente, ecc., che sono diventati mezzi tecnici estremamente importanti per il lavoro di ricerca dei trasduttori.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd è un produttore professionale di ceramiche piezoelettriche e trasduttori ad ultrasuoni, dedicato alla tecnologia ad ultrasuoni e alle applicazioni industriali.
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