Przetwornik hydroakustyczny to urządzenie, które przekształca energię akustyczną i energię elektryczną. Pozycja w sonarze jest podobna do anteny w radiu – systemie akustycznym, który emituje i odbiera fale dźwiękowe w wodzie morskiej. Ultradźwiękowy przetwornik piezoelektryczny, w którym energia akustyczna jest przekształcana w energię elektryczną, nazywany jest odbiornikiem lub hydrofonem; przetwornik, który przekształca energię elektryczną w energię akustyczną, nazywany jest nadajnikiem. Niektóre sonary używają tego samego przetwornika do przesyłania i odbierania dźwięku; inni używają oddzielnych emiterów i hydrofonów.
Charakterystyka przetwornika
Wydajność hydrofonu odnosi się głównie do czułości i kierunkowości. Odpowiedzią odbiorczą hydrofonu jest czułość odbioru.
Hydrofon przetwornikowy
Hydrofon jest zwykle akustycznym/elektrycznym urządzeniem do konwersji liniowej, którego współczynnik skalowania pomiędzy wytwarzanym napięciem a ciśnieniem akustycznym pola dźwiękowego. Ten współczynnik skali nazywany jest reakcją przetwornika. Reakcja odbiorcza (czułość odbiorcza) hydrofonu to napięcie końcowe hydrofonu generowane przez płaską falę ciśnienia akustycznego urządzenia (przed umieszczeniem hydrofonu w terenie). Konwencjonalnie odpowiedź odbiorcza jest reprezentowana przez odpowiedź obwodu otwartego, w której hydrofon nie jest podłączony do obciążenia. Zwykle odpowiedź odbioru jest rejestrowana w decybelach, poziom odniesienia wynosi 1 dyn/cm2, a ciśnienie akustyczne wynosi 1 V i jest zapisywane w dB. Odpowiedź nadajnika na prąd emisji wskazuje odległość osiową w układzie wiązki, gdy prąd jednostkowy jest wstrzykiwany do emitera. Ciśnienie akustyczne generowane w odległości 1 m. Odpowiedź na emisję wyraża się zwykle w decybelach. Poziom odniesienia to ciśnienie akustyczne generowane w odległości odniesienia podczas podawania prądu do emitera i jest zapisywane w dB. Tradycyjnie odległość odniesienia odnosi się do 1 m od źródła dźwięku; jeśli odległość odniesienia wynosi 1 kod, plus 20log39,4/36, tj. korekcja +0,87 dB, należy przekształcić odpowiedź nadawania. Jest to poziom źródła dźwięku.
Kierunkowość:
Hydrofony prawie zawsze wykorzystują w swoich zastosowaniach układy hydrofonów. Zestawy hydrofonów mają wyższy stosunek sygnału do szumu niż pojedyncze komponenty hydrofonów, ponieważ można ich używać z szumami izotropowymi lub kilkoma identycznymi. Wyodrębniany jest sygnał stosu lamp piezoelektrycznych dochodzący z kierunku wskazanego przez układ, co oznacza, że wskaźnik kierunkowości jest parametrem odbierającej fali akustycznej używanym do pomiaru zdolności układu hydrofonów do wyodrębniania sygnałów z szumu za pomocą układu wiązki. Jest to liczba decybeli, w której stosunek sygnału do szumu na wyjściu hydrofonu kierunkowego jest wyższy niż stosunek sygnału do szumu na wyjściu hydrofonu bezkierunkowego.
Metoda kalibracji Aby zapewnić działanie podwodnego sprzętu akustycznego i potrzebę transmisji wartości, należy skalibrować hydrofon i nadajnik. Kalibracja akustycznych lamp piezoelektrycznych jest funkcją częstotliwości i kierunkowości odpowiedzi przetwornika. Obecnie istnieje wiele metod pomiaru odpowiedzi przetwornika. podsumowanie metod kalibracji opracowane przez Naval Ordnance Laboratory TF Johnston na podstawie literatury. Metody te mają swoje zalety i wady dla różnych rozmiarów przetworników i zakresów częstotliwości.
Materiały przetwornikowe i akustyczne Ceramika piezoelektryczna PZT rozwija się w kierunku industrializacji. Do tej pory jako wodę stosowano ceramikę piezoelektryczną z tytanianu cyrkonianu ołowiu (PZT). Nadal dominuje materiał przetwornika akustycznego. Ceramika piezoelektryczna PZT opracowana przez China Institute of Acoustics, powszechnie stosowane modele to PZT-4 (nadajnik i urządzenie podwójnego zastosowania), PZT-5 (typ odbiorczy) i PZT-8 (typ emisji dużej mocy), a ich działanie może sprostać różnym podwodnym dźwiękom. Potrzeby przetwornika porównywane są z potrzebami innych krajów. Materiały przewodzące i materiały akustyczne Ceramika piezoelektryczna rozwija się w kierunku uprzemysłowienia. Jak dotąd ceramika piezoelektryczna z tytanianem cyrkonu ołowiu (PZT) nadal zajmuje pierwsze miejsce pod względem materiałów przekazujących energię do podwodnych przetworników akustycznych. Ceramika piezoelektryczna PZT opracowana przez China Institute of Acoustics, powszechnie stosowane modele to PZT-4 (nadajnik i urządzenie podwójnego zastosowania), PZT-5 (typ odbiorczy) i PZT-8 (typ emisji dużej mocy), a ich działanie może sprostać różnym podwodnym dźwiękom. Są to potrzeby przetwornika, jego poziomu i przetwornika piezoelektrycznego z rurką obcą w fazie obcej. D33 to przyrząd pomiarowy opracowany do pomiarów ceramiki piezoelektrycznej, który był promowany w ponad 100 krajach i zredagował standardową normę krajową dla metody pomiaru stałego naprężenia statycznego piezoelektrycznego. Materiały hydroakustyczne obejmują głównie materiały pochłaniające dźwięk, materiały przeciwdźwiękowe, dźwiękochłonne i dźwiękochłonne, materiały tłumiące wibracje i inne treści badawcze. W związku z tym firma stworzyła pierwszy podwodny sprzęt do testowania rurek z impulsem akustycznym, moduł Fuyanga i złożony sprzęt do testowania modułu ścinania i jest wyposażona w urządzenie o zmiennej temperaturze i ciśnieniu oraz mikrokomputerowy system przetwarzania danych i system pomiaru wysokich właściwości akustycznych. W dziedzinie materiałów dźwiękochłonnych opracowano dwa rodzaje wody. Są to akustyczne materiały dźwiękochłonne i trzy rodzaje konstrukcji pochłaniających dźwięk: typ kanału równoległego z płaskim wierzchołkiem, wierzchołek kwadratowy i typ rezonansu płaskiego, które mogą spełniać wymagania różnych pasm częstotliwości. Płaska końcówka pochłaniająca dźwięk jest szeroko stosowana w dużych i średnich basenach tłumików w Chinach, a współczynnik odbicia ciśnienia akustycznego jest mniejszy niż 10% w zakresie częstotliwości od 8 do 100 kHz. Ponadto w różnych projektach inżynieryjnych szeroko stosowane są guma przepuszczająca dźwięk typu T801 ~ T808, wulkanizacja w temperaturze pokojowej typu odlewanego, pochłanianie dźwięku o wysokiej częstotliwości i materiały przepuszczające dźwięk, wykładzina o wysokiej absorpcji dźwięku, tłumienie pochłaniania dźwięku i materiały tłumiące typu kit. Seria modułów do symulacji ultradźwiękowej i seria modułów do symulacji ultradźwiękowej opracowana przez ultradźwiękową tkankę ludzkiego ciała to standard wykrywania medycznych ultradźwiękowych przyrządów diagnostycznych potwierdzony przez Państwowe Biuro Nadzoru Technicznego i Państwową Administrację Medycyny.
Przetwornik i układ hydroakustyczny
Najpopularniejsze podwodne przetworniki akustyczne to: płaski tłok, podłużny róg wibracyjny, okrągły typ kalibracyjny i zakrzywiony. Chiny mogą projektować i produkować różne przetworniki spełniające potrzeby inżynierii, a poziom jest porównywalny z poziomem innych krajów.
(1) Przetwornik nadawczy dużej mocy Uzyskano przetwornik emisji o dużej gęstości (wkładany przetwornik cylindryczny) pierścienia i uzyskano osiągnięcia naukowe i technologiczne Chińskiej Akademii Nauk. Wśród nich „piezoelektryczna elektroda pierścieniowa” uzyskała patent na wzór użytkowy. Przetwornik jest pierwszym głębokomorskim łączem szerokopasmowym w Chinach. Przetwornik podwodnej emisji akustycznej dużej mocy służy do badania wody morskiej w obszarze morskim. Technologia ta została z powodzeniem zastosowana w systemach akustycznych, takich jak podwodne odbiorniki akustyczne, podwodne prędkościomierze pozycjonujące i cele analogowe. (2) przetwornik zginania Drgania i promieniowanie dźwiękowe latarniowego przetwornika zginania zbadano i przeanalizowano metodą elementów skończonych, a wyniki szeroko zastosowano w sprzęcie sonarowym. Na tej podstawie zbadano również przetwornik zginania wklęsłego. W porównaniu z istniejącymi na świecie przetwornikami zginania typu wypukłego typu latarniowego, przetwornik ten charakteryzuje się wyższą czułością i prędkością objętościową oraz jest odporny na ciśnienie statyczne. W szczególności ta struktura może osiągnąć wysoką łączność szerokopasmową dzięki zastosowaniu wibracji wielomodowych. Charakterystyka jest bardzo chwalona przez zagraniczną akustykę wodną. (3) Badania nad hydrofonem z kompozytu piezoelektrycznego i przetwornikiem skalnym z wykorzystaniem warstwowego materiału piezoelektrycznego PZT (3-3), wartość stałej piezoelektrycznej gh jest wysoka, współczynnik zasługi dh × gh jest duży, a tryb wibracji jest lepszy. Proste i łatwe do dopasowania właściwości górotworu przekształcone w szerokopasmowy hydrofon o wysokiej czułości i szerokopasmowy wąski pulsacyjny przetwornik ultradźwiękowy skały.
Proces przetwornika:
Opracowanie kryształu czujnika piezoelektrycznego obejmuje złożony proces i często ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia nowego projektu. W połączeniu z badaniami i rozwojem podwodnych przetworników akustycznych i ultradźwiękowych, opracowano zestaw specjalnych technologii, takich jak proces odlewania i łączenia przepuszczalnej dla dźwięku gumy poliuretanowej bez siarki, technologia wstępnego naprężania kompozytów, seria klejów akustycznych i technologia spajania, powolne procesy produkcji falowodów itp., które stały się niezwykle ważnymi środkami technicznymi w pracach badawczych nad przetwornikami.
Hubei Hannas Tech Co., Ltd jest profesjonalnym producentem ceramiki piezoelektrycznej i przetworników ultradźwiękowych, zajmującym się technologią ultradźwiękową i zastosowaniami przemysłowymi.
