海底通信における水中音響変換器の研究

  海底インテリジェントには水中音響通信が含まれます。海底パイプラインメンテナンスのインテリジェントを克服するための技術的困難の1つは、プラットフォームの遠隔操作を完了するインテリジェントの水中通信システムをどのように実現するかです。海洋環境の特殊性により、水中音響無線通信が採用されています。水中音響通信システムは従来の無線通信システムとは異なり、非常に特殊な水中音響チャネル、つまり海水媒体を介して情報を送信する必要があります。海水媒体は非常に複雑で変化しやすいものです。伝播プロセス中の媒体による音響エネルギーの吸収と波面の拡大により、信号が減衰します。海面や海底による音波の散乱や反射により、マルチパス現象が発生します。そしてその凹凸 圧電セラミックシリンダーセラミックトランスデューサー。また、水中では干渉ノイズが多く、水中の音響信号が歪んでしまいます。この論文の主な作業は、通信プロセスで重要な役割を果たす水中音響トランスデューサの研究と選択を完了し、水中試験実験を通じて信号の水中送信周波数を決定することです。

の 超音波シリンダーセラミックトランスデューサは 。、電気音響エネルギーの相互変換を実現するデバイスであり、用途に応じて送信機と受信機（またはハイドロフォン）に分類できますインテリジェントな通信信号の流れを示します。この通信システムの主な研究は、母船やプラットフォームコンピュータの操作インターフェースから指令データを発し、モデムを介してデジタル信号をアナログ信号に変換し、電力増幅整合回路を経て水中音響変換器に送り音響信号に変換することです。水音響工学の分野における重要な研究方向として、水中音響トランスデューサとそのアレイは、水音響学、物理学、電子工学、力学、材料科学、さらには化学を含む複数の分野を包括的に利用しています。その研究は、水中情報の信頼できる送信と交換に対する重要な技術的保証を提供します。

水中音響トランスデューサの主な性能パラメータ

水中音響トランスデューサの選択プロセスで考慮される水中音響トランスデューサの主な性能パラメータ (1) トランスデューサの動作周波数は、特定の条件下でのソナー方程式およびその他の重要な性能に従って選択されます。指向性、送信音声パワー、受信感度などの指標は周波数によって異なります。送信機の場合、高電力伝送と高効率特性を達成するために、共振基本周波数で動作するのが一般的です。水中聴音器の場合、フラットな受信応答を持つ周波数帯域で動作することが期待されます。

帯域幅 Δf と機械的品質係数 Qm

の帯域幅 Δf 圧電セラミック材料は 品質係数 Qm と次の関係があります: 1Qm = Δff0、ここで f0 は機械的共振周波数です。品質係数 Qm は、トランスデューサの材料、構造サイズ、機械的損失、および放射線耐性に関連します。機械的損失と放射抵抗が大きく、共振周波数付近の等価質量が小さいほど、Qm は低くなり、帯域幅は広くなります。

放射電圧応答:

ピエゾシリンダーチューブの電圧応答 Sv は、音波エネルギーを水中に放射する音響システムの性能を測定するための重要なパラメーターです。ある周波数において、送信するトランスデューサ（またはトランスデューサアレイ）が指定された方向（音軸方向）から離れたときに定義されます。有効音響中心基準距離で生成される自由音場音圧 Pf とトランスデューサの入力における励起電圧 rms V の比。Sv=Pf(1m)・d0V(Pa・m/v) 基準距離 d0=1m、Sv のデシベルは放射電圧応答レベルとして表されます: SvL=20lgSv(Sv)ref(dB) 基準値 (Sv)ref=1μPa・m/v。トランスデューサには指向性などの他の機能もあります。

水中音響トランスデューサ、調査と選択の後、水中アコースティックエミッショントランスデューサは水中試験実験に使用されます。それは水音響研究所によって開発された円筒形の圧電セラミックトランスデューサです。圧電セラミックトランスデューサは、水中音響の分野で広く使用されているトランスデューサの一種です。主な利点は、（1）送信状態では、強力なパワーラジエーターとして使用でき、電気音響効率も高く、約30〜70％です。受信状態で受信機として使用すると、Pzt圧電セラミックシリンダーチューブよりも高い受信感度（約数十〜数百マイクロボルト/Pa）を持ちます。 (3) 複合ロッド型、コラム型、ボール型など様々な形状の振動子として使用可能です。シンプルな構造と安定した作動性能が特徴です。このシーケンスにより、2 つの割り込み間の時間誤差が生じます。次に、num に 20 を加算すると 1 秒割り込みが発生する num プラス 1 のループカウントを開始し、その後 num クリアと秒単位プラス 1 を開始し、秒、分、プログラムをキャリーするかクリアするかを判断し始めます。