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1 ハイドロホンの平均寿命
信頼性理論によれば、 圧電ディスクトランスデューサ 製品を同じ条件でテストし、総寿命データを測定しました。次に、平均故障前時間の MTTF は、r(t) が 0 から t までの作業時間中の製品の累積故障数です。製品の寿命分布が指数分布に従う場合、そのMTTFは故障率λ（ある時点とその後の単位時間において製品が故障する確率）の逆数、つまり1/λとなります。ハイドロフォンは MTTF を使用して平均寿命を表すことができます。工学では、バッチ内のすべての水中聴音器の平均絶縁がよく使用され、抵抗 Rm は平均寿命としての故障標準 Rfc の時間 tav に短縮されます。 Rfc 値では、一部の水中聴音器に欠陥がありました。他の水中聴音器は正常に動作しますが、低周波数帯域では感度が急激に低下し、受信アレイのパフォーマンスに重大な影響を及ぼします。したがって、できるだけ早く交換する必要があります。 。
2 ハイドロフォン絶縁抵抗
2.1 絶縁抵抗が低下するメカニズムと法則
2.2 絶縁抵抗とハイドロフォン感度
等価回路解析から、ハイドロフォンの絶縁抵抗はハイドロフォンの両端に並列であると考えることができます。圧電セラミック素子の表面や、防水被覆材や接着層を通って内部の水に浸透する水分子の数が増加すると、ハイドロフォンの絶縁抵抗Rmは減少し続けます。 Rm を特定のレベルまで下げると、ハイドロフォンの感度が低下します。動作周波数が低いほど、M の減少は大きくなります。圧電セラミック水中聴音器の等価回路図は、定電流源の形で与えることも、定電圧源の形で与えることもできます。定電圧源の等価回路図は、異なる絶縁抵抗下での水中聴音器の感度低下のシミュレーションと実測結果を示しています。理論計算と実際の測定の両方から、ハイドロフォンの静電容量が小さいほど、Rm の減少が M に与える影響が大きくなることが証明されています。テストされているハイドロフォンの静電容量は最大 100,000 pF と非常に大きいため、絶縁抵抗 Rm の低下が感度に及ぼす影響は比較的小さいです。 Rm ≥ 10 kΩ の場合、M への影響は無視できます。 Rm < 10 kΩの場合、M への影響が大きくなり、ハイドロホンが故障と判断されます。水中聴音器の故障を判断する絶縁抵抗値を故障値 Rf と呼びます。上の例では、Rf = 10 kΩです。
明らかに、ハイドロフォンの静電容量が 10000 pF の場合、絶縁抵抗が 100 kΩ 未満になると感度が大きく影響されます。このとき、Rf=100kΩとなります。上記の結果とソナー機械が許容する水中聴音器の感度の値に基づいて、故障基準 Rfc を決定できます。アレイ上のすべてのハイドロホンの平均絶縁抵抗が Rfc に近く、絶縁抵抗 Rm が Rf より小さいハイドロホンの数、つまり障害のあるハイドロホンの数がかすれるようにするために、Rfc は Rf の 10 倍以上である必要があります。機械全体が許容する範囲内。また、水中聴音器は船の喫水線の下に設置されています。水中聴音器の故障が判明すると、通常、水中聴音器の交換作業は船が入港するまで待つ必要があるため、遅れが生じます。この遅延時間の間、ハイドロフォンの絶縁抵抗は低下し続けます。したがって、交換前に水中聴音器が正常に使用できることを確認するには、故障基準 Rfc を高く設定する必要があります。また、ハイドロホンの絶縁抵抗は周囲温度と大きな関係があり、ハイドロホンの故障基準 Rfc を決定する際には十分に考慮する必要があります。
2.3 絶縁抵抗と周囲温度の関係
の絶縁抵抗 圧電セラミック ディスク トランスデューサーは 周囲温度と密接に関係しています。周囲温度が上昇すると、絶縁抵抗は減少します。圧電セラミック ハイドロホンの絶縁抵抗 Rm との関係は理論と多くの実践の両方で証明されています。周囲温度は使用時間と指数則の関係に似ています。式中の Rmo は基準温度 t0 で測定された絶縁抵抗です。 k3 は I 型温度係数です。同様に、上記の式は、より便利で直感的な形式、k4 = exp(−k3) で記述することもできます。これはタイプ II 温度係数であり、mo R ≈ R k 、改質チタン酸バリウム圧電セラミック ハイドロフォン 。絶縁抵抗と周囲温度の関係のシミュレーション結果と測定結果。測定結果はシミュレーション結果に近く、k4 = 0.94 ～ 0.95 / 1 °C です。 PZT圧電セラミックスハイドロホンの絶縁抵抗と周囲温度との関係のシミュレーション結果と測定結果を示します。テスト結果もシミュレーション結果に近く、k4=0.90~0.94/1℃です。圧電セラミック製ハイドロフォンの絶縁抵抗と使用時間の関係は不可逆的です。それ以外の場合、圧電セラミック製ハイドロホンの絶縁抵抗と周囲温度との関係は可逆的です。つまり、周囲温度がその元の値に戻ると、その絶縁抵抗は回復します。
抵抗値も元の値に戻ります。ハイドロフォンの絶縁抵抗は周囲温度によって大きく変化します。周囲温度が 11 °C 上昇するごとに、絶縁抵抗は約半分に減少します。改良チタン酸バリウム圧電セラミックハイドロフォンと比較して、PZT 圧電セラミックハイドロフォンの絶縁抵抗は周囲温度により大きく変化します。上記変動則は、構造の異なる圧電セラミックス材料や防水コーティング材料の種類や仕様によって異なるため、実験により求める必要がある。圧電セラミック製ハイドロフォンの故障基準 Rfc を決定する際には、ハイドロフォンの絶縁抵抗と周囲温度の関係を十分に考慮する必要があります。高い信頼性要件を持つ機器の場合、サポートするハイドロフォンの Rfc は最高の周囲温度 (たとえば、30 °C) で決定する必要があります。したがって、周囲温度が低下すると、ハイドロフォンの絶縁抵抗は増加するだけであり、通常の使用には影響しません。
