Tipuri și modele de traductoare acustice subacvatice(1)

Undele sonore sunt singurii purtători pe care oamenii i-au stăpânit pentru a transmite informații și energie pe distanțe lungi în marea vastă. oamenii folosesc unde electromagnetice pentru a dezvolta radare. În mod similar, oamenii folosesc undele sonore ca purtători de informații pentru a se dezvolta traductor acustic subacvatic . Echipamente electronice pentru pozitionare, identificare si comunicatie sonar. În fața oceanului vast, umerii Sonarului sunt o misiune importantă: este de a ajunge în toate colțurile mării vaste, de a identifica diferitele lucruri, de a spune oamenilor adevărata față a lumii subacvatice, de a ajuta oamenii să exploreze misterele oceanului. Pentru a deveni navigație de comunicații subacvatice, acestea sunt în domeniile acvaculturii, pescuitului, dezvoltării resurselor marine, explorării geologice și geomorfologice marine, armelor militare etc. Motivul pentru care undele sonore devin cel mai bun purtător de informații subacvatice este că undele sonore din mediul de apă au cel mai mic coeficient de atenuare în comparație cu alte câmpuri fizice, cum ar fi undele electromagnetice și propagarea la distanță lungă. Acest avantaj face sonarul care observă subacvatic de la utilizarea inițială a undelor ultrasonice. Scopul începe și continuă să se dezvolte. În prezent, intervalul de frecvență de lucru al sonarului a fost extins la o gamă largă. Sonarul activ este de la zeci de herți la câteva zeci de megaherți. Frecvența joasă a sonarului pasiv a fost extinsă în domeniul infrasunetelor. Într-o bandă de frecvență atât de largă, conform reglementărilor. Forma semnalului excită un dispozitiv important care generează unde sonore și simțuri și primește unde sonore în apă fără distorsiuni. Acesta se numește traductor sonar sau matrice sonar. Aceste dispozitive sunt echipamentul frontal al sistemului sonar. Ele sunt, de asemenea, „fereastra” pentru ca sistemul sonar să interacționeze și să facă schimb de informații cu mediul de apă. Ele sunt sistemul sonar, astfel încât traductorul sonar sau matricea sonarului este denumit în mod clar „ochii și urechile” ale sistemului sonar. Odată cu extinderea continuă a domeniului de aplicare a tehnologiei sonarelor, îmbunătățirea confruntării militare și nevoile operaționale au noi principii, noi tehnologii și noi echipamente sonar au apărut într-un flux nesfârșit. Dezvoltarea noii tehnologii sonar a condus la dezvoltarea rapidă a traductoarelor cu ultrasunete subacvatice . tehnologia Aceleași descoperiri tehnologice în domeniul traductoarelor și dezvoltarea de noi materiale, noi mecanisme și noi traductoare structurale au făcut, de asemenea, sistemul sonar un nou aspect. Iată o scurtă privire de ansamblu asupra dezvoltării tehnologiei traductoarelor, care include noul traductor hidroacustic cu material, noua structură și noul traductor hidroacustic cu mecanism, nou hidrofon, tehnologia traductorului în bandă largă etc.

 Material nou traductor acustic subacvatic :

The Traductoarele piezoelectrice ADCP sunt un dispozitiv care implementează conversia energiei într-un sistem sonar. Există un material special cu capacitatea de a converti energia. Acest material se numește material funcțional. Materialele funcționale utilizate pentru realizarea traductorului includ în principal materiale piezoelectrice (cum ar fi cristale piezoelectrice, ceramică piezoelectrică, polimeri piezoelectrici etc.) și materiale magnetostrictive (cum ar fi nichel, cobalt, aliaj nichel-fier, ferită, feroaliaj cu pământuri rare etc.), ele folosesc efectul piezoelectric pentru a realiza efectul piezoelectric și conversia energiei electrice și a câmpului magnetic mutual. energie mecanică. Revoluția în tehnologia traductoarelor este determinată fundamental de progresele tehnologice în materialele funcționale. În ultimii ani, realizările tehnice din diverse domenii ale materialelor funcționale au adus și dezvoltarea tehnologiei traductoarelor. În 1963, dr. Clark a descoperit că materialele cu pământuri rare din seria lantanidelor au proprietăți magnetostrictive uimitoare, dar nu au fost puse în practică deoarece punctul curie este mai mic decât temperatura camerei. s-a constatat că elementele pământurilor rare și fierul compus din aliaje binare, ternare sau cuaternare au și proprietăți supermagnetostrictive la temperatura camerei. Cel mai reprezentativ aliaj de pământ este Terfenolul (componentele Tb, Dy, Fe).

A devenit un nou material funcțional care a primit multă atenție încă din anii 1980. Feroelectric un singur cristal bismut magneziu silicat magnat-titanat de plumb (PMN-PT) și plumb citrat de bismut-titanat de plumb (PZN-PT), este un nou tip de material compozit de cristal perovskit, care este, de asemenea, o creștere bruscă. O nouă clasă de materiale funcționale cu aplicații promițătoare. Înainte de aceasta, nichelul a fost folosit în mod obișnuit în materialele traductoarelor pentru găsirea de adâncime. În 1917, omul de știință francez Lang Zhiwan a folosit cristal de cuarț pentru a realiza un traductor sonar, creând un precedent pentru aplicarea materialelor piezoelectrice pe sonar în anii 1940, BaTiO cu proprietăți piezoelectrice puternice. Ceramica piezoelectrică PZT dezvoltată în anii 1950 a compensat Ba-TiO, ceramica cu intervalul lor larg de temperatură de funcționare și eficiența excelentă de conversie electromecanică. Deficiențele materialului din aliaj de pământuri rare, care a fost cândva materialul preferat pentru traductoarele hidroacustice, sunt mai mari la temperaturi scăzute decât la temperatura camerei, cum ar fi Tb și Dy0 la 77 K. Tensiunea magnetostrictivă a materialului are o valoare maximă de 0,65%, în timp ce Tefenol-D are o tensiune magnetostrictivă de 0,25% la temperatura camerei.

Despre traductorul hidroacustic cu ultrasunete, materialul tijei din aliaj de pământuri rare este plasat în camera de aer rece și este circulat și răcit de turnul de răcire al frigiderului. Camera de gaz rece este prevăzută cu un câmp magnetic de polarizare DC și un câmp magnetic de excitație de către bobina materialului supraconductor, iar tija magnetostrictivă este excitată pentru a genera vibrația de întindere și trece prin mașină. Tranziția este transmisă la suprafața radiantă a pistonului, iar suprafața radiantă a pistonului împinge mediul de apă pentru a genera radiație de undă de presiune. Camera de vid este proiectată în structură, scopul fiind izolarea conducerii căldurii. Peretele exterior al camerei de vid este un capac rezistent la presiune, care poate rezista la presiunea de 10 atmosfere. Principalii parametri tehnici sunt următorii: frecvența de rezonanță 430Hz, nivelul maxim al sursei de sunet 181.4dB, eficiența este de aproximativ 25%. Acest tip de traductor este complicat în procesul de fabricație. În ultimii ani, oamenii sunt încă dispuși să folosească materiale Terfenol-D care funcționează la temperatura camerei, eliminând unele tulpini magnetostrictive și înlocuindu-le cu noi structuri pentru a obține performanța radiațiilor. 

Următoarea este o scurtă introducere în progresul cercetării mai multor materiale magnetostrictive structurale pentru traductor acustic subacvatic s. Traductorul longitudinal are o structură simplă, iar tija magnetostrictivă este combinată cu capul frontal de radiație și masa cozii pentru a forma un sistem de vibrații unidimensional. Capul de radiație frontal este în general un material ușor, iar masa cozii este în general un material dens pentru a obține o suprafață de radiație și o deplasare mai mare a vibrațiilor. Sunt introduse două tipuri de traductoare longitudinale dezvoltate cu materiale Terfenol-D. Unul este un traductor longitudinal general cu o frecvență de rezonanță de 1200 Hz, o putere sonoră de 3 kW și o greutate a traductorului de 60 kg. Celălalt sunt cele două capete ale tijei de pământuri rare. Ele sunt proiectate ca traductoare longitudinale radiante cu o frecvență de rezonanță de 400 Hz, o putere sonoră de 1,5 kW și o greutate a traductorului de 100 kg. Despre
traductorul circular cu senzor de adâncime cu ultrasunete, acesta constă dintr-un număr de tije de pământ rare care înconjoară un poligon obișnuit și o serie de suprafețe circulare pentru a obține o putere vibrațională ridicată. radiatii. Care a dezvoltat o serie de traductoare toroidale de mare putere de joasă frecvență cu pământuri rare, cu o frecvență de rezonanță de 200 Hz (diametru interior 0,56 m, diametru exterior 0,94 m, înălțime 0,37 m, nivel sursei de sunet 193 dB, greutate) 410 kg) și un traductor cu o frecvență de rezonanță, frecvență de rezonanță de 2 m30Hz, frecvență de 2 m30Hz nivel 195dB, greutate 5t).