Typer och konstruktioner av akustiska undervattensgivare(1)

Ljudvågor är de enda bärare som människor har bemästrat för att överföra information och energi över långa avstånd i det stora havet. människor använder elektromagnetiska vågor för att utveckla radar. På samma sätt använder människor ljudvågor som informationsbärare för att utvecklas akustisk undervattensgivare . Elektronisk utrustning för positionering, identifiering och kommunikation ekolod. Inför det stora havet är Sonar-axlarna ett viktigt uppdrag: det är att nå ut till alla hörn av det stora havet, att identifiera de olika sakerna, att berätta för människor det sanna ansiktet för undervattensvärlden, att hjälpa människor att utforska havets mysterier. För att bli undervattenskommunikationsnavigering finns de inom områdena vattenbruk, fiske, marin resursutveckling, marin geologisk och geomorfologisk utforskning, militära vapen etc. Anledningen till att ljudvågor blir den bästa undervattensinformationsbäraren är att ljudvågorna i vattenmediet har den minsta dämpningskoefficienten jämfört med andra fysiska fält såsom elektromagnetiska vågor som kan erhållas med långa avstånd, och långdistansvågor. Denna fördel gör ekolodet som observerar under vattnet från den initiala användningen av ultraljudsvågor. Målet börjar och fortsätter att utvecklas. För närvarande har ekolodets arbetsfrekvensområde utökats till ett brett område. Det aktiva ekolodet är från tiotals hertz till flera tiotals megahertz. Den låga frekvensen för passiva ekolod har utökats till infraljudsområdet. I ett så brett frekvensband, enligt bestämmelserna. Signalformen exciterar en viktig enhet som genererar ljudvågor och känner av och tar emot ljudvågor i vattnet utan distorsion. Detta kallas en ekolodsgivare eller en ekolodsmatris. Dessa enheter är front-end-utrustningen för ekolodssystemet. De är också 'fönstret' för ekolodssystemet att interagera med och utbyta information med vattenmediet. De är ekolodssystemet, så ekolodsgivaren eller ekolodsmatrisen kallas levande för ekolodssystemets 'ögon och öron'. Med den kontinuerliga expansionen av applikationsområdet för ekolodsteknik har förbättringen av militär konfrontation och operativa behov nya principer, ny teknik och ny ekolodsutrustning har dykt upp i en oändlig ström. Utvecklingen av ny ekolodsteknik har drivit på den snabba utvecklingen av undervattens ultraljudstransduktorteknik . Samma tekniska genombrott inom området givare och utvecklingen av nya material, nya mekanismer och nya strukturella givare har också gjort ekolodssystemet ett nytt utseende. Här är en kort översikt över utvecklingen av transduktorteknologi, den inkluderar det nya materialet hydroakustisk transduktor, ny struktur och ny mekanism hydroakustisk transduktor, ny hydrofon, bredbandstransduktorteknik, etc.

 Nytt material akustisk undervattensgivare :

De ADCP piezoelektriska givare är en enhet som implementerar energiomvandling i ett ekolodssystem. Det finns ett speciellt material med förmågan att omvandla energi. Detta material kallas funktionsmaterial. De funktionella materialen som används för att tillverka givaren inkluderar huvudsakligen piezoelektriska material (såsom piezoelektriska kristaller, piezoelektriska keramik, piezoelektriska polymerer, etc.) och magnetostriktiva material (såsom nickel, kobolt, nickel-järnlegering, ferrit, sällsynta jordartsmetaller ferrolegering använder magneto-effekten och piezoeffekten etc.), ömsesidig omvandling mellan elektrisk fältenergi, magnetfältsenergi och mekanisk energi. Genombrottet inom givarteknologin bestäms i grunden av tekniska genombrott inom funktionella material. Under de senaste åren har de tekniska landvinningarna inom olika områden av funktionella material också lett till utvecklingen av transduktorteknik. 1963 upptäckte Dr Clark att de sällsynta jordartsmetallmaterialen i lantanidserien har fantastiska magnetostriktiva egenskaper, men de har inte tagits i praktisk användning eftersom curiepunkten är lägre än rumstemperatur. man fann att sällsynta jordartsmetaller och järn som består av binära, ternära eller kvartära legeringar också har supermagnetostriktiva egenskaper vid rumstemperatur. Den mest representativa jordlegeringen är Terfenol (komponenterna Tb, Dy, Fe).

Det har blivit ett nytt funktionsmaterial som har fått stor uppmärksamhet sedan 1980-talet. ferroelektrisk enkristallvismutmagnesiumsilikatmagnat-blytitanat (PMN-PT) och blyvismutcitrat-blytitanat (PZN-PT), är en ny typ av kompositperovskitkristallmaterial, som också är en plötslig ökning. En ny klass av funktionella material med lovande tillämpningar. Dessförinnan användes nickel ofta i material för djupsökare. År 1917 använde den franska forskaren Lang Zhiwan kvartskristall för att göra en ekolodsgivare, vilket skapade ett prejudikat för appliceringen av piezoelektriska material på ekolod på 1940-talet, BaTiO med starka piezoelektriska egenskaper. Piezokeramik utvecklades framgångsrikt och användes i stor utsträckning i ekolodssystem under andra världskriget; PZT piezoelektrisk keramik utvecklad på 1950-talet kompenserade för Ba-TiO, keramik med sitt breda driftstemperaturområde och utmärkta elektromekaniska omvandlingseffektivitet. Bristerna med materialet av sällsynta jordartsmetaller, som en gång var det föredragna materialet för hydroakustiska givare, de är större vid låga temperaturer än vid rumstemperatur, såsom Tb och Dy0 vid 77 K. Materialets magnetostriktiva töjning har ett maximalt värde på 0,65 %, medan Tefenol-D har en magnetostriktiv töjning på 0,55 % vid rumstemperatur.

Om hydroakustisk ultraljudsgivare, stavmaterialet av sällsynta jordartsmetaller placeras i kallluftkammaren och cirkuleras och kyls av kyltornet i kylskåpet. Den kalla gaskammaren är försedd med ett likströmsförspänningsmagnetfält och ett magnetiskt excitationsfält av det supraledande materialets spole, och den magnetostriktiva staven exciteras för att generera sträckningsvibrationen och passerar genom maskinen. Övergången överförs till den kolvstrålande ytan, och den kolvstrålande ytan trycker på vattenmediet för att generera tryckvågsstrålning. Vakuumkammaren är utformad i strukturen, syftet är att isolera värmeledningen. Vakuumkammarens yttervägg är en formad trycktålig kåpa, som tål trycket på 10 atmosfärer. De viktigaste tekniska parametrarna är följande: resonansfrekvens 430Hz, maximal ljudkällasnivå 181,4dB, effektivitet är cirka 25%. Denna typ av givare är komplicerad i tillverkningsprocessen. Under de senaste åren är människor fortfarande villiga att använda Terfenol-D-material som fungerar vid rumstemperatur, för att kassera vissa magnetostriktiva stammar och ersätta dem med nya strukturer för att uppnå strålningsprestanda. 

Följande är en kort introduktion till forskningens framsteg för flera strukturella magnetostriktiva material för akustisk undervattensgivare s. Den längsgående givaren har en enkel struktur, och den magnetostriktiva staven kombineras med det främre strålningshuvudet och svansmassan för att bilda ett endimensionellt vibrationssystem. Det främre strålningshuvudet är i allmänhet ett lättviktsmaterial, och svansmassan är i allmänhet ett tätt material för att uppnå en strålningsyta och större vibrationsförskjutning. Två typer av longitudinella givare utvecklade med Terfenol-D-material introduceras. Den ena är en generell longitudinell givare med en resonansfrekvens på 1200 Hz, en ljudeffekt på 3 kW och en givarevikt på 60 kg. Den andra är de två ändarna av den sällsynta jordartsmetallstaven. De är designade som utvidgade dubbeländsstrålande longitudinella givare med en resonansfrekvens på 400 Hz, en ljudeffekt på 1,5 kW och en givarevikt på 100 kg. Om den cirkulära
ultraljudsdjupsensorgivaren består den av ett antal stavar av sällsynta jordartsmetaller som omsluter en serie av cirkulära och cirkulära yta av en serie av cirkulära och cirkulära sidor. radiell vibration för att uppnå akustisk strålning med hög effekt. Som utvecklade en serie sällsynta jordartsmetaller lågfrekventa högeffekts toroidalomvandlare, med en resonansfrekvens på 200 Hz (innerdiameter 0,56 m, ytterdiameter 0,94 m, höjd 0,37 m, ljudkällasnivå 193 dB, vikt) 410 kg) och en givare med en resonanshöjd på 30 Hz, ljudnivå på 1m 30 Hz (ljudfrekvens på 1m 30 Hz, ljudkälla). 195dB, vikt 5t).