Badania podwodnego przetwornika akustycznego w komunikacji podwodnej

  Inteligentna łódź podwodna obejmuje podwodną komunikację akustyczną. Jedną z trudności technicznych związanych z przezwyciężeniem inteligentnej konserwacji rurociągów podmorskich jest sposób realizacji inteligentnego systemu komunikacji podwodnej w celu zakończenia zdalnej obsługi platformy. Ze względu na specyfikę środowiska morskiego przyjęto podwodną bezprzewodową komunikację akustyczną. Podwodny system komunikacji akustycznej różni się od tradycyjnego systemu komunikacji bezprzewodowej i musi przesyłać informacje za pośrednictwem bardzo specjalnego podwodnego kanału akustycznego, to znaczy za pośrednictwem wody morskiej. Medium wody morskiej jest niezwykle złożone i zmienne. Absorpcja energii dźwiękowej i rozszerzanie się czoła fali przez ośrodek podczas procesu propagacji prowadzi do tłumienia sygnału; rozpraszanie i odbicie fal dźwiękowych od powierzchni morza i dna morskiego prowadzi do zjawiska wielodrogowości; i nierówność Przetwornik ceramiczny z cylindrem piezoceramicznym . Pod wodą występuje dużo hałasu zakłócającego, który powoduje zniekształcenie podwodnego sygnału akustycznego. Zasadnicza praca w tej pracy kończy badania i dobór podwodnych przetworników akustycznych, które odgrywają ważną rolę w procesie komunikacji oraz określa częstotliwość transmisji sygnałów pod wodą w drodze eksperymentów testowych w wodzie.

The Ultradźwiękowy cylindryczny przetwornik ceramiczny jest urządzeniem realizującym wzajemną konwersję energii elektroakustycznej i ze względu na zastosowanie można go podzielić na nadajnik i odbiornik (lub hydrofon). Pokazano inteligentny przepływ sygnału komunikacyjnego. Głównym zadaniem tego systemu komunikacji jest wydawanie danych poleceń ze statku-matki lub interfejsu operacyjnego komputera platformy, konwersja sygnału cyfrowego na sygnał analogowy za pośrednictwem modemu i wysyłanie go do podwodnego przetwornika akustycznego poprzez obwód dopasowujący wzmocnienie mocy w celu przekształcenia go w sygnał akustyczny. Jako ważny kierunek badań w dziedzinie inżynierii akustyki wody, podwodne przetworniki akustyczne i ich układy stanowią wszechstronne zastosowanie wielu dyscyplin, obejmujących hydroakustykę, fizykę, elektronikę, mechanikę, materiałoznawstwo, a nawet chemię. Prowadzone przez niego badania stanowią ważną gwarancję techniczną niezawodnej transmisji i wymiany informacji podwodnych.

Główne parametry użytkowe podwodnego przetwornika akustycznego

Główne parametry wydajności podwodnego przetwornika akustycznego brane pod uwagę w procesie wyboru podwodnego przetwornika akustycznego (1) Częstotliwość robocza przetwornika jest wybierana zgodnie z równaniem sonaru w określonych warunkach i innych ważnych parametrach. Wskaźniki takie jak kierunkowość, transmitowana moc dźwięku i czułość odbioru różnią się w zależności od częstotliwości. W przypadku nadajnika pracuje on na ogół z rezonansową częstotliwością podstawową, aby uzyskać wysoką transmisję mocy i wysoką wydajność. W przypadku hydrofonów oczekuje się, że będzie działać w paśmie częstotliwości z płaską charakterystyką odbioru.

Szerokość pasma Δf i współczynnik jakości mechanicznej Qm

Szerokość pasma Δf Materiały piezoceramiczne mają następującą zależność ze współczynnikiem jakości Qm: 1Qm = Δff0, gdzie f0 jest częstotliwością rezonansu mechanicznego. Współczynnik jakości Qm jest powiązany z materiałem, rozmiarem konstrukcyjnym, stratami mechanicznymi i odpornością na promieniowanie przetwornika. Im większe straty mechaniczne i odporność na promieniowanie oraz im mniejsza jest masa równoważna w pobliżu częstotliwości rezonansowej, tym niższa Qm i szersze pasmo.

Odpowiedź napięcia emisji:

Odpowiedź napięciowa Sv ​​rury cylindra piezoelektrycznego jest ważnym parametrem mierzącym wydajność systemu dźwiękowego emitującego energię fali dźwiękowej do wody. Określa się, że przy określonej częstotliwości przetwornik nadawczy (lub układ przetworników) jest oddalony od określonego kierunku (kierunek osi dźwięku). Stosunek ciśnienia akustycznego w polu swobodnym Pf wytwarzanego przy efektywnej odległości odniesienia środka akustycznego do napięcia wzbudzenia rms V na wejściu przetwornika.Sv=Pf(1m)·d0V(Pa·m/v) odległość odniesienia d0=1m, decybel Sv wyraża się jako poziom odpowiedzi napięcia emisji: SvL=20lgSv(Sv)ref(dB) wartość odniesienia (Sv)ref=1μPa·m/v. Przetwornik ma inne cechy, takie jak kierunkowość.

Podwodny przetwornik dźwięku. Po zbadaniu i selekcji w eksperymencie z testem wody wykorzystuje się podwodny przetwornik emisji akustycznej. Jest to cylindryczny piezoelektryczny przetwornik ceramiczny opracowany przez Instytut Hydroakustyki. Ceramiczne przetworniki piezoelektryczne są rodzajem przetwornika szeroko stosowanego w dziedzinie akustyki podwodnej. Są to główne zalety (1), gdy znajduje się w stanie nadawczym, może być używany jako radiator o dużej mocy, a jego sprawność elektroakustyczna jest również wysoka, wynosi około 30-70%; Kiedy jest używany w stanie odbiorczym jako odbiornik, ma wyższą czułość odbioru piezoceramicznej rurki cylindra Pzt, około dziesiątek do setek mikrowoltów/Pa; (3) może być stosowany jako przetwornik o różnych kształtach, np. Przetworniki prętowe kompozytowe, przetworniki kolumnowe i kulowe. Charakteryzuje się prostą konstrukcją i stabilną wydajnością roboczą. Sekwencja generuje wynikowy błąd czasu pomiędzy dwoma przerwaniami. Następnie rozpocznij zliczanie pętli, to znaczy num plus 1, gdy num zostanie dodane do 20, co wygeneruje przerwanie 1 s, następnie rozpocznij num clear i drugą jednostkę plus 1, a następnie zacznij oceniać drugą minutę, czy program ma zostać przeniesiony, czy wyczyszczony.