Een hydro-akoestische transducer is een apparaat dat akoestische energie en elektrische energie met elkaar omzet. De positie in sonar is vergelijkbaar met de antenne in een radio, een akoestisch systeem dat geluidsgolven in zeewater uitzendt en ontvangt. Een piëzo-elektrische transducer-echografie waarin akoestische energie wordt omgezet in elektrische energie, wordt een ontvanger of een hydrofoon genoemd; een transducer die elektrische energie omzet in akoestische energie wordt een zender genoemd. Sommige sonars gebruiken dezelfde transducer om geluid te verzenden en te ontvangen; anderen gebruiken afzonderlijke zenders en hydrofoons.
Kenmerken van de transducer
Hydrofoonprestaties hebben voornamelijk betrekking op gevoeligheid en directionaliteit. De ontvangstrespons van de hydrofoon is de ontvangstgevoeligheid.
Transducer-hydrofoon
Een hydrofoon is meestal een akoestisch/elektrisch lineair conversieapparaat dat een schaalfactor heeft tussen de spanning die het produceert en de geluidsdruk van het geluidsveld. Deze schaalfactor wordt de respons van de transducer genoemd. De ontvangstrespons (ontvangstgevoeligheid) van de hydrofoon is de klemspanning van de hydrofoon die wordt gegenereerd door de vlakke golf van de geluidsdruk van de eenheid (voordat de hydrofoon in het veld wordt geplaatst). Conventioneel wordt de ontvangstreactie weergegeven door een open circuitreactie waarbij de hydrofoon niet is aangesloten op de belasting. Normaal gesproken wordt de ontvangstrespons geregistreerd in decibel, het referentieniveau is 1 dynes/cm2 en de geluidsdruk is 1V, en wordt geschreven in dB. De emissiestroomrespons van de zender geeft de axiale afstand in het bundelpatroon aan wanneer de eenheidsstroom in de zender wordt geïnjecteerd. Geluidsdruk gegenereerd op 1 m afstand. De emissierespons wordt doorgaans uitgedrukt in decibel. Het referentieniveau is de geluidsdruk die wordt gegenereerd op de referentieafstand wanneer de stroom van de zender wordt geïnjecteerd, en wordt geschreven in dB. Conventioneel verwijst de referentieafstand naar 1 m van de geluidsbron; als de referentieafstand 1 code is, transformeert Plus 20log39.4/36, dwz +0,87 dB correctie, de zendrespons. Dit is het niveau van de geluidsbron.
Directiviteit:
Hydrofoons gebruiken bijna altijd hydrofoonarrays in hun toepassingen. Hydrofoonarrays hebben een hogere signaal-ruisverhouding dan individuele hydrofooncomponenten, omdat ze kunnen worden gebruikt bij isotrope of meerdere identieke geluiden. Het signaal van de piëzobuisstapel komt uit de richting waarin de array wijst en wordt geëxtraheerd, dat wil zeggen dat de directiviteitsindex een ontvangende akoestische golfparameter is die wordt gebruikt om het vermogen van een hydrofoonarray te meten om signalen uit ruis te extraheren met zijn straalpatroon. Het is het aantal decibel waarin de signaal-ruisverhouding aan de uitgang van de directionele hydrofoon hoger is dan de signaal-ruisverhouding aan de uitgang van de niet-directionele hydrofoon.
Kalibratiemethode Om de prestaties van de akoestische onderwaterapparatuur en de noodzaak voor de overdracht van de waarden te garanderen, moeten de hydrofoon en de zender worden gekalibreerd. Het kalibreren van akoestische piëzo-elektrische buizen is een functie van de frequentie en richtingsgevoeligheid van de transducerrespons. Er is nu een groot aantal methoden voor het meten van de transducerrespons. een samenvatting van de kalibratiemethoden samengesteld door het Naval Ordnance Laboratory TF Johnston op basis van de literatuur. Deze methoden hebben hun eigen voor- en nadelen voor verschillende transducergroottes en frequentiebereiken.
Transducerende materialen en akoestische materialen PZT-piëzo-elektrische keramiek ontwikkelt zich richting industrialisatie. Tot nu toe is piëzo-elektrisch keramiek van loodzirkonaattitanaat (PZT) als water gebruikt. Het transducermateriaal van de akoestische transducer domineert nog steeds. PZT-piëzo-elektrische keramiek ontwikkeld door het China Institute of Acoustics, veelgebruikte modellen zijn PZT-4 (transceiver en dual-use), PZT-5 (ontvangsttype) en PZT-8 (type met hoge vermogensemissie), en hun prestaties kunnen voldoen aan verschillende onderwatergeluiden. De behoeften van de transducer worden vergeleken met die van het buitenland. Transducerende materialen en akoestische materialen Piëzo-elektrische keramiek ontwikkelt zich richting industrialisatie. Tot nu toe staat piëzo-elektrische keramiek van loodzirkonaattitanaat (PZT) nog steeds op de eerste plaats als het energietransducerende materiaal voor akoestische onderwatertransducers. PZT-piëzo-elektrische keramiek ontwikkeld door het China Institute of Acoustics, veelgebruikte modellen zijn PZT-4 (transceiver en dual-use), PZT-5 (ontvangsttype) en PZT-8 (type met hoge vermogensemissie), en hun prestaties kunnen voldoen aan verschillende onderwatergeluiden. Het zijn de behoeften van de transducer, het niveau ervan en de piëzo-elektrische buistransducer d33 in vreemde fase is een meetinstrument ontwikkeld in de piëzo-elektrische keramische meting, die meer dan 100 binnenlandse is gepromoot en de standaard nationale norm voor statische piëzo-elektrische spanningsconstante meetmethode heeft uitgegeven. Hydro-akoestische materialen omvatten voornamelijk geluidsabsorptie, anti-geluid, geluids- en geluidsisolatiematerialen, trillingsdempende materialen en andere onderzoeksinhoud. In dit opzicht heeft het bedrijf de eerste onderwater-akoestische pulsbuistestapparatuur, Fuyang's modulus en complexe afschuifmodulus-testapparatuur, opgezet en is het uitgerust met een apparaat met variabele temperatuur en druk, een microcomputergegevensverwerkingssysteem en een meetsysteem met hoge akoestische kenmerken. Op het gebied van geluidsabsorberende materialen zijn twee soorten water ontwikkeld. Het zijn akoestisch geluidabsorberend materiaal en drie soorten geluidsabsorberende structuren: vlak cusp parallel kanaaltype, vierkant cusp en vlak resonantietype, dat kan voldoen aan de eisen van verschillende frequentiebanden. De platte geluidsabsorptietip wordt veel gebruikt in de grote en middelgrote uitlaatzwembaden in China, en de geluidsdrukreflectiecoëfficiënt is minder dan 10% in het frequentiebereik van 8 tot 100 kHz. Bovendien zijn geluidsdoorlatend rubber van het type T801 ~ T808, vulkanisatie bij kamertemperatuur van gegoten type, hoogfrequente geluidsabsorptie en geluiddoorlatende materialen, voering met hoge geluidsabsorptie, demping van geluidsabsorptie en dempingsmaterialen van het stopverftype op grote schaal gebruikt in verschillende technische projecten. Serie ultrasone simulatiemodules en ultrasone simulatiemoduleseries ontwikkeld door ultrasoon menselijk lichaamsweefsel is de detectiestandaard voor medische ultrasone diagnostische instrumenten, bevestigd door het State Bureau of Technical Supervision en de State Administration of Medicine.
Hydro-akoestische transducer en array
De meest voorkomende akoestische onderwatertransducers zijn van het platte zuigertype, het longitudinale trilhoorntype, het ronde kalibratietype en het gebogen type. China kan verschillende transducers ontwerpen en produceren die aan de technische behoeften voldoen, en het niveau is vergelijkbaar met dat van het buitenland.
(1) Zendtransducer met hoog vermogen De emissietransducer met hoge dichtheid (ingelegde cilindrische transducer) van de ring wordt verkregen en de wetenschappelijke en technologische prestaties van de Chinese Academie van Wetenschappen worden verkregen. Onder hen heeft de 'piëzo-elektrische ringelektrode' het gebruiksmodeloctrooi verkregen. De transducer is de eerste diepzeebreedband in China. De krachtige onderwater akoestische emissietransducer wordt gebruikt voor zeewaterverkenning van het zeegebied. De technologie is met succes toegepast in akoestische systemen zoals akoestische onderwaterontvangers, snelheidsmeters voor onderwaterpositionering en analoge doelen. (2) buigtransducer De trillingen en geluidsstraling van de buigtransducer van het lantaarntype zijn bestudeerd en geanalyseerd met behulp van de eindige-elementenmethode, en de resultaten zijn op grote schaal toegepast op sonarapparatuur. Op basis hiervan werd ook een concave buigtransducer bestudeerd. Vergeleken met de bestaande convexe buigtransducers van het lantaarntype ter wereld, heeft deze transducer een hogere gevoeligheid en volumetrische snelheid, en is hij bestand tegen statische druk. In het bijzonder kan deze structuur hoge breedband bereiken door gebruik te maken van multimode-trillingen. De kenmerken worden zeer geprezen door buitenlandse waterakoestiek. (3) Onderzoek naar piëzo-elektrische composiethydrofoons en rotstransducers met behulp van PZT (3-3) sandwichcomposiet piëzo-elektrisch materiaal, de piëzo-elektrische constante gh-waarde is hoog en het verdienstecijfer dh × gh is groot en de trillingsmodus is beter. Eenvoudig en gemakkelijk aan te passen aan de kenmerken van rotsmassa, ontwikkeld tot breedband-hydrofoon met hoge gevoeligheid en breedband ultrasone ultrasone transducer met smalle pulsrots.
Proces van transducer:
De ontwikkeling van het piëzo-elektrische sensorkristal omvat een sterk proces en is vaak cruciaal om tot een nieuw ontwerp te komen. Gecombineerd met het onderzoek en de ontwikkeling van akoestische en ultrasone onderwatertransducers is een reeks speciale technologieën gevormd, zoals polyurethaan-zwavelvrij, geluiddoorlatend rubbergiet- en koppelingsproces, composietvoorspanningstechnologie, akoestische lijmseries en verbindingstechnologie met langzame productieprocessen voor golfgeleiders, enz., die uiterst belangrijke technische middelen zijn geworden voor het onderzoekswerk van transducers.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd is een professionele fabrikant van piëzo-elektrische keramiek en ultrasone transducers, gewijd aan ultrasone technologie en industriële toepassingen.
