Trykkbestandig hydrofon basert på piezoelektrisk keramisk sfærisk skall

Basert på trykkmotstanden til piezoelektrisk keramisk sfærisk skall i seg selv, en trykkbestandig.hydrofon ble designet og produsert ved å bruke radialt polet luftbakside piezoelektrisk keramisk sfærisk skall.transducer som akustisk følsomt element. For det første ble de akustiske egenskapene som lavfrekvent åpen krets. mottaksfølsomhet og vibrasjonsfrekvens analysert og simulert ved hjelp av finite element-metoden. Deretter ble den trykkbestandige ytelsen som styrke og stabilitet analysert, også simulert med FE-programvare. Til slutt ble dens akustiske ytelse og trykkmotstand testet. Testresultater viser at diameteren til den trykkbestandige hydrofonen er 36 mm, og arbeidsfrekvensområdet er fra 50 Hz til 10 kHz. Lavfrekvent trykkfølsomhet er 198:4 dB (0 dB ref 1 V/Pa), støyspekteret er 46,5 dB ved 1 kHz, og arbeidsdybden er 3000 m. Denne trykkbestandige hydrofonen gir en referanse for design av dypvannshydrofoner og har viktig bruksverdi innen dypvannsakustikk.

 

introduksjon

 

Siden inngangen til det 21. århundre har dyphavsforskning og -utvikling fått mer og mer oppmerksomhet og har blitt et hett område for konkurranse mellom land. Trykkbestandige hydrofoner er uunnværlig utstyr for dyphavsutvikling. I tillegg, med den raske utviklingen av militær teknologi i ulike land, vil forskjellig undervannsutstyr som ubåter, torpedoer, ubemannede undervannsfartøyer (UUV), undervannsglidere (UUG), undervannsroboter (ROV), nedsenkbare mål, etc. Med økende dybde må dette dypvannsutstyret vanligvis utstyres med trykkbestandige hydrofoner som kan møte sine arbeidsdybder. For å motstå effekten av høyt hydrostatisk trykk, bruker trykkbestandige hydrofoner vanligvis spesielle trykkbestandige strukturer eller indre og ytre trykkbalansekonstruksjoner, slik som trykkavlastnings- eller trykkkompensasjonsstrukturer, oljefylte, overløpsstrukturer, etc. Oljefylte og overløpsstrukturer kan teoretisk motstå det statiske trykket i hele havdybden som brukes for de mest vanlige og trykkbestandige strukturene. hydrofoner. De trykkbestandige hydrofonene til disse to strukturene bruker vanligvis piezoelektriske keramiske rør som mottakstransduser. Denne piezoelektriske keramiske rørhydrofonen har fordelene med enkel struktur og teknologi, men har også fordelene med lavfrekvent åpen kretsspenningsfølsomhet. Ulemper. Det radielt polariserte piezoelektriske røret er spaltet for å forbedre mottaksfølsomheten, men det innsnevrer også arbeidsfrekvensbåndet, som bare er 10/200 Hz. Hvis mottaksfrekvensbåndet til den piezoelektriske keramiske rundrørshydrofonen er nær sin resonansfrekvens, selv om følsomheten kan forbedres, vil arbeidsfrekvensbåndet være sterkt begrenset, og flatheten til følsomhetskurven vil gå tapt. I tillegg til piezoelektriske rundrørstransdusere, er piezoelektriske sfæriske skalltransdusere også ofte brukt mottakstransdusere for akustiske trykkhydrofoner. Den piezoelektriske sfæriske skall-transduseren har mange fordeler som enkel struktur og prosess, høy følsomhet, god omnidireksjonalitet og båndbredde til arbeidsfrekvens. Enda viktigere, egenskapene til materialet og strukturen bestemmer at selve det piezoelektriske keramiske sfæriske skallet har høy motstand. I tillegg til den oljefylte eller overløpsstrukturen gir dette en annen mulighet for utforming av trykkbestandige hydrofoner, det vil si bruken av et luftstøttet piezoelektrisk sfærisk skall som mottakstransduser for den trykkbestandige hydrofonen.

 

1 Akustiske mottakskarakteristikker av piezoelektrisk sfærisk skalltransduser

 

 Lavfrekvent mottaksfølsomhet

 

Begrenset av form og prosesseringsteknologi har piezoelektriske keramiske sfæriske skall vanligvis bare en polarisasjonsmodus: radiell polarisering, og de positive og negative elektrodene er henholdsvis på den indre og ytre overflaten av det sfæriske skallet. For en piezoelektrisk sfærisk skalltransduser med en indre radius på a og en ytre radius på b, når den utsettes for et lydtrykk p0 hvis frekvens er mye lavere enn dens egenfrekvens, vil det genereres en potensiell forskjell V mellom de indre og ytre elektrodene til det piezoelektriske sfæriske skallet. Mottaksfølsomheten til en hydrofon uttrykkes generelt ved mottaksfølsomheten Me i fritt felt. Me er definert som forholdet mellom åpen kretsspenning ved hydrofonens utgang og frifeltslydtrykket ved hydrofonens posisjon i lydfeltet. Dens desibelform er følsomheten for mottak av fritt felt. . Derfor er den lavfrekvente åpen kretsmottaksspenningsfølsomheten til det luftstøttede piezoelektriske sfæriske skallet. Under forutsetningen om at det piezoelektriske materialet er materialet som brukes i denne artikkelen, når t er konstant, jo større b er, det vil si jo større ytre diameter av det piezoelektriske sfæriske skallet er, jo høyere er følsomheten; Når b er sikker og t 0,36, er sensitiviteten den minste, og dette punktet bør unngås i design; når b er sikker og t <0:36, jo mindre t, det vil si jo tynnere det piezoelektriske sfæriske skallet er, jo høyere er følsomheten.

 

1.2 Resonansfrekvens

 

For en tynn piezoelektrisk sfærisk akustisk undervannstransduser , dens resonansfrekvens i luft. Det kan sees at resonansfrekvensen til det tynne piezoelektriske sfæriske skallet kun er dets gjennomsnittlige radius r og tettheten til materialet s, Youngs modul Y E11 Det er relatert til Poissons forhold, som tilsvarer å forenkle det til et sfærisk skall av isotropisk elastisk materiale. Det kan sees at når det piezoelektriske materialet bestemmes, jo større gjennomsnittsradius r til det sfæriske skallet, jo høyere er resonanspunktet og jo bredere arbeidsbåndbredde. Når den er i vann, på grunn av den økte strålingsimpedansen til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren, vil dens resonansfrekvens være litt lavere enn resonansfrekvensen i luft. Når den piezoelektriske sfæriske hydrofonen brukes til lavfrekvent mottak, for å sikre flatheten til dens følsomhet, er arbeidsfrekvensen langt unna dens resonansfrekvens. I ingeniørfag er det generelt påkrevd at dens resonansfrekvens er minst 5 ganger den øvre grensefrekvensen for driften.

 

 

 

2 Analyse av trykkmotstandsytelsen til piezoelektrisk sfærisk skalltransduser

 

Feilmodusene til trykkbestandige strukturer inkluderer hovedsakelig styrkesvikt, stivhetssvikt, stabilitetssvikt og korrosjonssvikt. For hydrofoner med stor dybde er belastningen den bærer hovedsakelig eksternt vanntrykk, og feilmodusene er hovedsakelig styrkesvikt og stabilitetssvikt. De to feilsituasjonene til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren er diskutert nedenfor.

 

2.1 Styrkesviktanalyse

Styrkesvikt refererer til fenomenet at irreversibel deformasjon eller brudd oppstår etter at den maksimale spenningen i beholderen overskrider flytegrensen, noe som fører til at beholderen mister sin bæreevne. Tilsvarende styrkesvikt er det maksimalt tillatte trykket til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren. I henhold til den momentfrie teorien om det roterende skallet, under påvirkning av det ytre trykket p, vil det sfæriske skallet produsere aksial strekkspenning z og bøylestrekkspenning, og de to er like i verdi. Blant dem er D0 utenfor det sfæriske skallet Diameter, enheten er mm; er tykkelsen på det sfæriske skallet, enheten er mm. I henhold til teorien om maksimal hovedspenning, må den trykkbestandige strukturdesignen tilfredsstilles. Blant dem er det tillatte stresset. I henhold til mitt lands nasjonale standard GB 150.3, for materialstandarden normal temperatur flytegrense Rel, er sikkerhetsfaktoren ns = 1:5. Den normale temperaturflytestyrken til det piezoelektriske keramiske materialet P-51 brukt i det piezoelektriske sfæriske skallet er Rel = 137:9 MPa, så den tillatte spenningen til materialet [] = Rel/ns = 91:9 MPa. Ved å erstatte parameteren t, kan det maksimalt tillatte trykket til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren oppnås, da det er lett å vite at jo større forholdet t mellom den sfæriske skalltykkelsen til den ytre diameteren er, desto sterkere er det piezoelektriske sfæriske skallets styrke og trykkmotstandsevne.

 

2.2 Analyser av stabilitetssvikt

Stabilitetssvikt refererer til fenomenet at beholderen endres fra en stabil likevektstilstand til en annen ustabil tilstand under påvirkning av ekstern belastning, og formen endres plutselig og mister sin normale arbeidsevne. Tilsvarende stabilitetssvikt er det kritiske tillatte ustabilitetstrykket til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren. I følge teorien om liten deformasjon har det kritiske ustabilitetstrykket pcr av det sfæriske skallet under ekstern kraft en stor feil for denne formelen, så en stor sikkerhetsfaktor brukes ofte for å kompensere. I henhold til GB 150.3 er stabilitetssikkerhetsfaktoren tatt som m = 14:25, så det tillatte kritiske trykket for periferiell ustabilitet [p] = pcr/m. Ved å erstatte parameteren t på samme måte, er det tillatte kritiske trykket for periferiell ustabilitet til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren lett å vite. Når det piezoelektriske materialet bestemmes, jo større forholdet t mellom den sfæriske skalltykkelsen til den ytre diameteren er, desto større er trykket. Stabiliteten og trykkmotstanden til det elektriske kuleskallet er sterkere.

 

3 Finite element simulering

Fra analysen ovenfor, for følsomheten og arbeidsfrekvensen til det piezoelektriske sfæriske skallet, jo større ytre diameter, jo tynnere jo bedre; og for dens trykkmotstand, jo mindre ytre diameter, desto tykkere er tykkelsen. det er bra. Det vil si at den akustiske ytelsen og trykkmotstandsytelsen står i motsetning til hverandre. Tatt i betraktning kravene til akustisk ytelse og trykkmotstand, samt vanskeligheten og kostnadene ved sfærisk skallbehandling (vanligvis jo større ytre diameter, jo større tykkelse, jo større prosesseringsvanskelighet og høyere kostnad), den ytre radiusen til det sfæriske skallet b = 15 mm, tykkelse = 3 mm. Det piezoelektriske materialet som brukes i det sfæriske skallet er P-51, dets piezoelektriske koeffisient g33 = 25: 6 10 3 V m/N, g31 = 9: 6 10 3 V m/N, tetthet s = 7600 kg/m3, Youngs modulus 6: Pa, 10's forhold 6: Pa, 10's 0:36.

 

3.1 Simulering av akustiske egenskaper til piezoelektrisk sfærisk skall

For å verifisere riktigheten av analysen av de akustiske mottakskarakteristikkene til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren, brukes den endelige elementanalysemetoden til å modellere og simulere den, og simuleringsprogramvaren COMSOL5.4 brukes.

 

3.1.1 Mottak av følsomhetssimulering

Lag først en tredimensjonal sfærisk skallstrukturmodell. For å forenkle modelleringsgeometrien og fremskynde løsningen, lager modellen kun 1/8 piezoelektriske sfæriske skall og bruker 3 plansymmetribegrensninger for å oppnå et komplett sfærisk skall. Lag et radialt polarisasjonskoordinatsystem for piezoelektrisk materiale i sfæriske koordinater og bruk materialparametrene til piezoelektrisk materiale P-51. Sett grenselasten til 0,1 MPa trykk på den ytre overflaten og ikke noe trykk på den indre overflaten. Ved å utføre frekvensdomeneanalyse løses det som et steady-state problem. Figur 2 viser simuleringsresultatene av potensialfordelingen til det piezoelektriske sfæriske skallet når det utsettes for et trykk med en frekvens på 500 Hz og et trykk på 0,1 MPa.

Ved å erstatte størrelsen og materialparametrene til det piezoelektriske sfæriske skallet i formelen, kan den teoretiske åpne kretsen når den utsettes for et lavfrekvent lydtrykk på 0,1 MPa oppnås

Utgangsspenningen er 11.646 V. Det kan sees fra figur 2 at når det piezoelektriske sfæriske skallet utsettes for et lydtrykk på 0,1 MPa@500 Hz, er simuleringsresultatet av dens utgangsspenning 11.632 V, som er i samsvar med den teoretiske verdien. På dette tidspunktet er følsomheten 198,7 dB@500 Hz (0 dB = 1 V/ Pa).

 

3.1.2 Resonansfrekvenssimulering

Det følgende bruker også finite element-simuleringsmetoden for å simulere resonansfrekvensen til det piezoelektriske keramiske sfæriske skallet, og simuleringsfrekvensbåndet er 1 Hz/200 kHz. Først blir materialet til det piezoelektriske sfæriske skallet forenklet til et isotropisk elastisk materiale, og frekvenssveipanalysen utføres på det, og frekvensresponskurven for dets deformasjon er vist i figur 3. I henhold til formel (3) er resonansfrekvensen fa til det piezoelektriske sfæriske skallet 57 kHz derived i luften. Fra fig. 3 kan man se at den simulerte verdien av resonansfrekvensen er 58,9 kHz, som i utgangspunktet er konsistent med den teoretiske verdien. Det skal bemerkes at formelen (3) bare er en forenklet beregning for det isotropiske tynne sfæriske skallet, og det piezoelektriske sfæriske skallmaterialet er ikke isotropt, og tykkelsen er relativt tykk, direkte bruk av formelen (3) vil ha visse feil. Hvis de komplette parametrene til den piezoelektriske keramikken erstattes, er frekvensresponskurven til åpen kretsspenningsfølsomhet vist i figur 4. Det kan sees fra figur 4 at i 1 Hz 10 kHz frekvensbåndet er følsomhetskurven til det piezoelektriske sfæriske skallet svært konsistent med d sfæriske skall, 1 a 9 med flat følsomhet, 8,7. den teoretiske analysen. Resonansfrekvensen blir 72,1 kHz, noe som er litt større enn beregningsresultatet til formel (3), men det påvirker ikke gyldigheten av formelen i ingeniørapplikasjoner. Siden den relevante dempningskoeffisienten til det piezoelektriske materialet ikke kan oppnås, settes fleksibilitetsmatrisetapsfaktoren og den piezoelektriske matrisetapsfaktoren i modellen til 0, noe som fører til simuleringen at følsomheten til det piezoelektriske sfæriske skallet ved resonansfrekvensen er 155 dB, faktisk burde være mindre enn denne følsomheten.

3.2 Simulering av trykkmotstand ytelse av piezoelektrisk sfærisk skall

Den teoretiske beregningsformelen for trykkmotstand i seksjon 2 er en forenklet formel som er oppsummert for enkelhets skyld i ingeniørapplikasjonen, og det faktiske piezoelektriske sfæriske skallet. Hull vil bli åpnet på grunn av installasjonsbehov, noe som kan føre til at den faktiske trykkkapasiteten ikke stemmer overens med de teoretiske beregningsresultatene. For å oppnå trykkevnen til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren så nøyaktig som mulig, ble den statiske struktursimuleringen og egenverdiknekkingssimuleringen utført henholdsvis gjennom den endelige elementanalyseprogramvaren Workbench.

 

3.2.1 Strukturell statisk simulering

Strukturell statisk simulering kan oppnå spenningsfordelingen gjennom konstruksjonen når konstruksjonen er under belastning. Derfor er den maksimalt tillatte spenningen til det kjente materialet

Det maksimalt tillatte trykket den tåler kan simuleres. En tredimensjonal modell av det sfæriske skallet etableres, og monteringshull settes på den sfæriske skallmodellen. Adopter det sfæriske skallet

Heksaedermetoden brukes til å dele rutenettet, og rullestøtter settes på den sylindriske overflaten og det nedre planet av monteringshullet, og trykk påføres den ytre overflaten av den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren.

Endre konstant størrelsen på trykket, og utfør strukturell statisk analyse på det. Simuleringen fant at når trykket på den ytre overflaten når 28 MPa, vil den piezoelektriske

Den maksimale spenningen til det sfæriske skallet er 151 MPa, og dets spenningsfordeling er vist i figur 5 (For å lette observasjonen av den indre spenningen, kuttes det piezoelektriske sfæriske skallet langs senterlinjen for å vise

Vise). Det skal bemerkes at den maksimale spenningen kun oppstår ved grenselinjen til fileten på monteringshullet, og den maksimale spenningen på de resterende andre stedene er mindre enn dette

Den sikre tillatte spenningen til det piezoelektriske materialet er 91,9 MPa, så det maksimalt tillatte trykket til det piezoelektriske sfæriske skallet kan nå 28 MPa i henhold til simuleringen. Og roten

I henhold til formel (6) kan det maksimalt tillatte trykket til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren oppnås som 36,8 MPa. Det kan sees at trykkstyrken til det sfæriske skallet etter perforering er lavere enn for det komplette

Den teoretiske styrken til hele det sfæriske skallet. I simuleringen overskrider spenningskonsentrasjonsfenomenet som dukker opp noen få steder ved monteringshullet den sikkerhetstillatte spenningen, og om det påvirker trykkmotstanden til det piezoelektriske sfæriske skallet gjenstår å verifisere ved trykktesten.

 

3.2.2 Egenverdi knekking simulering

Egenverdiknekkingssimuleringen kan oppnå knekkingsmodusene til tynnskallstrukturer og deres tilsvarende kritiske knekktrykk. Et trykk på 1 MPa ble påført den ytre overflaten av den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren, og dens egenverdi-knekkingsanalyse ble utført. Simuleringsresultatene viser at førsteordens knekkmodus er vist i figur 6, og førsteordens bølgetall n = 4, som stemmer overens med ustabilitetsegenskapene til det sfæriske skallet. Førsteordens knekklastfaktor er 3379, så førsteordens kritiske last er 3379 MPa. Siden første orden er den laveste verdien av knekklasten, betyr dette at den piezoelektriske sfæriske skallstrukturen ikke vil være stabil før det teoretiske trykket når 3379 MPa. I henhold til formel (7) kan det kritiske trykket for periferiell ustabilitet til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren oppnås som 2970 MPa, som i utgangspunktet er i samsvar med simuleringsresultatene. Simuleringsresultatene for finite element viser at det maksimalt tillatte trykket til den piezoelektriske sfæriske skalltransduseren er 28 MPa, og dens kritiske knekktrykk er 3379 MPa, noe som indikerer at når det ytre trykket fortsetter å øke, endres det piezoelektriske sfæriske skallet.

 

4 Utvikling og ytelsestest av sfærisk trykkhydrofon

4.1 Utvikling av sfærisk trykkbestandig hydrofon

I dette papiret, en radialt polarisert luftstøttet piezoelektrisk sfærisk skalltransduser brukes som den akustiske mottakssensoren, og en sfærisk trykkbestandig hydrofon er designet og produsert. Den ytre radiusen til det piezoelektriske sfæriske skallet som brukes i den sfæriske trykkbestandige hydrofonen er 15 mm, tykkelsen på det sfæriske skallet er 3 mm, og det piezoelektriske keramiske materialet som brukes til det sfæriske skallet er P-51. Innsiden av det piezoelektriske sfæriske skallet er et hulrom, og det ytterste laget er belagt med et lag av lydgjennomtrengelig gummi for å isolere, forsegle og beskytte. Tykkelsen på den lydgjennomtrengelige gummien er 3 mm. Den fysiske gjenstanden til en sfærisk trykkbestandig hydrofon. Diameteren på hele hydrofonen er 36 mm.

 

 

4.2 Ytelsestest av sfærisk trykkhydrofon

 

4.2.1 Mottakssensitivitetstest

Den ferdige sfæriske trykkbestandige hydrofonen plasseres i et stående bølgerør, og dens lavfrekvente åpen kretsmottaksfølsomhet testes ved sammenligningsmetoden. Ballbestandig

Trykkhydrofonen og standardhydrofonen henges i samme høyde i det stående bølgerøret samtidig, og endrer emisjonsfrekvensen til lydkilden for stående bølgerør, og tar opp begge samtidig

Gjennom sammenligningsmetoden vil mottaksfølsomheten til sfærisk trykkbestandig hydrofon oppnås. Det stående bølgerøret som brukes kan bare produsere en kombinasjon av 50 1000 Hz

Grid stående bølge, så målefrekvensbåndet denne gangen er 50 1000 Hz. De målte resultatene av følsomhetskurven til den sfæriske trykkbestandige hydrofonen er vist i figur 8. av

Testresultatet viser at følsomheten til den sfæriske trykkbestandige hydrofonen i 50 1000 Hz frekvensbåndet er ca. 198,4 dB, noe som i utgangspunktet stemmer overens med den teoretiske verdien. i

I området 50 1000 Hz overstiger ikke følsomhetsfluktuasjonen 0,5 dB. Ståbølgerøret kan kun kalibreres under 1 kHz. For frekvensbåndet 1 kHz til 10 kHz utføres målingen i en ekkofri tank. Sett den ferdige sfæriske trykkbestandige hydrofonen og standardhydrofonen i samme posisjon som den ekkofrie tanken, bruk lydkilden til å spille av enkeltfrekvenssignaler med forskjellige frekvenser, og bruk sammenligningsmetoden for å fullføre mottaksfølsomhetsmålingen. De målte resultatene av følsomhetskurven til den sfæriske trykkbestandige hydrofonen ved 1 kHz og 10 kHz er vist i fig. 9. Det kan ses av testresultatene at følsomheten til den sfæriske trykkbestandige hydrofonen i frekvensbåndet på 1 kHz og 10 kHz er omtrent 198 dB, som i utgangspunktet er konsistent med. I området 1 kHz til 10 kHz overstiger ikke følsomhetsfluktuasjonen 1,4 dB.

 

4.2.2 Selvstøytest

 

For å sikre at hydrofonen kan fange opp svake lydsignaler, kreves det at hydrofonen har lavere ekvivalent egenstøy. Sfærisk trykkhydrofon

Den er plassert i en vakuumtank med elektromagnetisk skjerming, demping og vibrasjonsreduksjon, og selvstøytesten utføres på BK-3050 signalopptakskort med ekstremt lav støy.

Det ekvivalente selvstøyspekteret til den sfæriske trykkbestandige hydrofonen er vist i den røde, heltrukne linjen i figur 10. Den svarte stiplede linjen i figur 10 er den tidligste forskningen på havstøy. 0-nivå sjøstatens havbakgrunnsstøynivå oppsummert av Kundson [9]. I følge Kundson-kurven er havbakgrunnsstøyen under sjøtilstand 0. Lydspekteret er omtrent 44 dB@1 kHz. Det bør bemerkes at disse dataene er et forskningsresultat i 1948. I de siste årene, som den globale skipsfarten

Med den raske utviklingen øker havbakgrunnsstøyen år for år. Den blå stiplede linjen i figur 10 er bakgrunnsstøyspekteret i Sør-Kinahavet i 2013 ved nivå 0 sjøforhold Linje , det kan sees at det ekvivalente selvstøyspektrumnivået til den sfæriske trykkbestandige hydrofonen er lavere enn eller lik nivå 0 sjøtilstand i området 10 1500 Hz. 1500 5000 Hz. Dets ekvivalente selvstøyspektrum ved 1000 Hz. Nivået er 46,5 dB.

 

4.2.3 Tål spenningsytelsestest

For å verifisere trykkmotstandsevnen til sfærisk trykkbestandig hydrofon ble en prøve av den sfæriske trykkbestandige hydrofonen satt inn i en autoklav for en trykktest. For å ivareta sikkerheten er testsystemet trykksatt med høytrykksvann. I følge den forrige analysen er dens sikre trykkmotstandskapasitet 28 MPa, som er under 1,5 ganger sikkerhetsfaktoren

Det oppnådde resultatet, det vil si dens teoretiske endelige trykkevne er 42 MPa. For å balansere sikkerhet og brukervennlighet, er her avrundet til

30 MPa for testing. Under testen, trykk først til 30 MPa, hold trykket i 3 timer, slipp trykket og kontroller hydrofonen; trykk deretter igjen til 30 MPa, og gjenta testen 3 ganger. Det oppsto ikke noe vesentlig trykkfall under hele trykksettingsprosessen. Etter hver trykksetting, kontroller hydrofonen som skal testes. Utseendet er ikke skadet. Veiingen er konsistent før og etter testen. Deretter testes følsomheten på nytt i stående bølgerør. Testresultatet viser at sensitiviteten i utgangspunktet er den samme som sensitiviteten før trykksettingen. Dette beviser at den tåler 3000 m vanntrykk.

 

5 Konklusjon

I denne artikkelen brukes en kombinasjon av teoretisk formel og finitt element-simulering, og den piezoelektriske sfæriske skallstrukturen og materialet har trykkmotstandsevnen, og den radielt polariserte luftstøttede piezoelektriske sfæriske skalltransduseren brukes som det akustiske mottakende følsomme elementet. Og laget en sfærisk trykkbestandig hydrofon. Diameteren til den sfæriske trykkbestandige hydrofonen er 36 mm, arbeidsfrekvensbåndet er 50 Hz 10 kHz, lavfrekvensfølsomheten er 198,4 dB, det ekvivalente selvstøyspekteret er 46,5 dB@1 kHz, og arbeidsdybden er 3000 m. Det luftstøttede piezoelektriske sfæriske skallskjemaet som brukes i denne artikkelen har oppnådd en viss trykkmotstandskapasitet under betingelser med høy følsomhet. Hvis trykkmotstandsdybden skal forbedres kontinuerlig, må følsomheten tapes på bekostning. Denne løsningen kan oppnå relativt begrenset trykkmotstand. Hvis hydrofonen trenger å oppnå større trykkmotstand (som full havdybde), er det bedre å velge en oljefylt eller overløpsløsning.