Стійкий до тиску гідрофон на основі п'єзоелектричної керамічної сферичної оболонки

Виходячи з опору тиску сама п’єзоелектрична керамічна сферична оболонка, стійкий до тиску.гідрофон був розроблений і виготовлений із використанням п’єзоелектричної керамічної сферичної оболонки.перетворювача радіально полюсної повітряної підтримки як акустичного чутливого елемента. По-перше, були проаналізовані та змодельовані за допомогою методу кінцевих елементів акустичні характеристики, такі як низькочастотна чутливість приймача до відкритого контуру та частота вібрації. Потім були проаналізовані показники стійкості до тиску, такі як міцність і стабільність, також змодельовані за допомогою програмного забезпечення FE. Нарешті, були перевірені його акустичні характеристики та стійкість до тиску. Результати випробувань показали, що діаметр стійкого до тиску гідрофону становить 36 мм, а його робочий діапазон частот – від 50 Гц до 10 кГц. Чутливість до низькочастотного тиску становить 198:4 дБ (0 дБ за 1 В/Па), рівень спектру шуму становить 46,5 дБ на 1 кГц, а його робоча глибина становить 3000 м. Цей стійкий до тиску гідрофон є зразком для проектування глибоководних гідрофонів і має важливе значення для застосування в області глибоководної акустики.

 

вступ

 

З початком 21-го століття глибоководним дослідженням і розробкам приділяється все більше уваги і вони стають гарячою сферою конкуренції між країнами. Стійкі до тиску гідрофони є незамінним обладнанням для глибоководної розробки. Крім того, із швидким розвитком військової техніки в різних країнах різне підводне обладнання, таке як підводні човни, торпеди, підводні безпілотні літальні апарати (UUV), підводні планери (UUG), підводні роботи (ROV), занурювані цілі тощо. Зі збільшенням глибини це глибоководне обладнання зазвичай потрібно оснащувати стійкими до тиску гідрофонами, які можуть відповідати їхнім робочим глибинам. Для того, щоб протистояти впливу високого гідростатичного тиску, стійкі до тиску гідрофони зазвичай мають спеціальні стійкі до тиску конструкції або внутрішні та зовнішні конструкції балансу тиску, такі як структури для скидання тиску або компенсації тиску, наповнені маслом, переливні структури тощо. Маслонаповнені та переливні структури теоретично можуть витримувати статичний тиск усієї морської глибини та є найбільш часто використовуваними стійкими до тиску структурами для стійкості до тиску. гідрофони. Стійкі до тиску гідрофони цих двох структур зазвичай використовують п'єзоелектричну керамічну трубку як приймальний перетворювач. Цей гідрофон з п’єзоелектричною керамічною трубкою має переваги простої конструкції та технології, але також має переваги низької низькочастотної чутливості до напруги відкритого ланцюга. Недоліки. Радіально поляризована п'єзоелектрична трубка розрізана для підвищення чутливості прийому, але також значно звужує робочу смугу частот, яка становить лише 10/200 Гц. Якщо смуга частот прийому п’єзоелектричного керамічного гідрофона з круглою трубкою близька до його резонансної частоти, хоча чутливість можна покращити, його робоча смуга частот буде сильно обмежена, і рівність кривої чутливості буде втрачена. На додаток до п’єзоелектричних перетворювачів з круглою трубкою, п’єзоелектричні перетворювачі зі сферичною оболонкою також зазвичай використовуються для приймання перетворювачів для гідрофонів акустичного тиску. П'єзоелектричний перетворювач сферичної оболонки має багато переваг, таких як проста конструкція та процес, висока чутливість, хороша всеспрямованість та смуга пропускання робочої частоти. Що ще важливіше, характеристики матеріалу та структури визначають, що сама п’єзоелектрична керамічна сферична оболонка має високий опір. На додаток до масляної або переливної конструкції, це забезпечує ще одну можливість для конструкції стійких до тиску гідрофонів, тобто використання п’єзоелектричної сферичної оболонки з повітряною підкладкою як приймального перетворювача стійкого до тиску гідрофону.

 

1 Акустичні приймальні характеристики п'єзоелектричний перетворювач сферичної оболонки

 

 Чутливість прийому низьких частот

 

Обмежені формою та технологією обробки, п’єзоелектричні керамічні сферичні оболонки зазвичай мають лише один режим поляризації: радіальну поляризацію, а позитивні та негативні електроди знаходяться відповідно на внутрішній та зовнішній поверхнях сферичної оболонки. Для перетворювача з п’єзоелектричною сферичною оболонкою з внутрішнім радіусом a і зовнішнім радіусом b, під впливом звукового тиску p0, частота якого значно нижча за його власну частоту, між внутрішнім і зовнішнім електродами п’єзоелектричної сферичної оболонки буде створюватися різниця потенціалів V. Чутливість прийому гідрофона зазвичай виражається чутливістю Me прийому у вільному полі. Me визначається як відношення напруги холостого ходу на виході гідрофону до звукового тиску вільного поля в місці розташування гідрофона в звуковому полі. Його форма в децибелах - це чутливість прийому у вільному полі. . Таким чином, низькочастотний розімкнений ланцюг отримує чутливість до напруги п'єзоелектричної сферичної оболонки з повітряним покриттям. Згідно з припущенням, що в цій статті використовується п’єзоелектричний матеріал, коли t є постійним, тим більше b, тобто чим більший зовнішній діаметр сферичної п’єзоелектричної оболонки, тим вища чутливість; Коли b є певним і t 0,36, чутливість є найменшою, і цього моменту слід уникати при проектуванні; коли b певне і t <0:36, чим менше t, тобто чим тонша п'єзоелектрична сферична оболонка, тим вища чутливість.

 

1.2 Резонансна частота

 

Для тонкого п'єзоелектрика сферичний підводний акустичний перетворювач , його резонансна частота в повітрі. Можна побачити, що резонансна частота тонкої п’єзоелектричної сферичної оболонки є лише її середнім радіусом r і щільністю матеріалу s, модулем Юнга Y E11. Вона пов’язана з коефіцієнтом Пуассона, що еквівалентно спрощенню її до сферичної оболонки з ізотропного еластичного матеріалу. Можна побачити, що коли визначається п’єзоелектричний матеріал, чим більший середній радіус r сферичної оболонки, тим вище резонансна точка і ширша робоча смуга пропускання. У воді через підвищений опір випромінювання п’єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки його резонансна частота буде трохи нижчою, ніж резонансна частота в повітрі. Коли п’єзоелектричний сферичний гідрофон використовується для прийому на низьких частотах, щоб забезпечити рівномірність його чутливості, його робоча частота знаходиться далеко від його резонансної частоти. У техніці зазвичай вимагається, щоб його резонансна частота принаймні в 5 разів перевищувала верхню граничну частоту його робочої.

 

 

 

2 Аналіз показників опору тиску п'єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки

 

Режими руйнування конструкцій, стійких до тиску, в основному включають руйнування міцності, руйнування жорсткості, руйнування стабільності та корозійне руйнування. Для гідрофонів великої глибини навантаження, яке він несе, полягає в основному в зовнішньому тиску води, а його режими відмови - це в основному порушення міцності та порушення стабільності. Дві ситуації відмови п’єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки обговорюються нижче.

 

2.1 Аналіз руйнування міцності

Порушення міцності відноситься до явища, коли незворотна деформація або руйнування відбувається після того, як максимальне напруження в контейнері перевищує межу текучості, внаслідок чого контейнер втрачає свою несучу здатність. Порушенню міцності відповідає максимально допустимий тиск п'єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки. Відповідно до безмоментної теорії обертової оболонки, під дією зовнішнього тиску p, сферична оболонка створюватиме осьову напругу розтягу z і кільцеву напругу розтягу, і обидва рівні за значенням. Серед них D0 знаходиться за межами сферичної оболонки Діаметр, одиниця мм; – товщина сферичної оболонки, одиниця – мм. Згідно з теорією максимальної головної напруги, має бути виконано конструкцію стійкої до тиску конструкції. Серед них допустиме напруження. Згідно з національним стандартом моєї країни GB 150.3, для стандарту матеріалу при нормальній температурі межі текучості Rel коефіцієнт безпеки становить ns = 1:5. Нормальний температурний межа текучості п'єзоелектричного керамічного матеріалу P-51, який використовується в п'єзоелектричній сферичній оболонці, становить Rel = 137:9 МПа, тому допустима напруга матеріалу [] = Rel/ns = 91:9 МПа. Підставляючи параметр t, можна отримати максимально допустимий тиск перетворювача п’єзоелектричної сферичної оболонки, оскільки легко знати, що чим більше відношення t товщини сферичної оболонки до зовнішнього діаметра, тим сильніша міцність п’єзоелектричної сферичної оболонки та здатність протистояти тиску.

 

2.2 Аналіз відмови стабільності

Порушення стабільності відноситься до явища, коли контейнер змінюється зі стабільного рівноважного стану в інший нестабільний стан під дією зовнішнього навантаження, і його форма раптово змінюється і втрачає свою нормальну працездатність. Порушенню стабільності відповідає допустимий тиск критичної нестабільності п'єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки. Відповідно до теорії малої деформації тиск критичної нестабільності pcr сферичної оболонки під дією зовнішньої сили має велику похибку для цієї формули, тому для компенсації часто використовують великий коефіцієнт безпеки. Відповідно до GB 150.3, коефіцієнт надійності стабільності приймається як m = 14:25, тому допустимий критичний тиск для окружної нестабільності [p] = pcr/m. Підставляючи параметр t таким же чином, можна легко дізнатися допустимий критичний тиск для окружної нестабільності перетворювача п’єзоелектричної сферичної оболонки. Під час визначення п’єзоелектричного матеріалу чим більше відношення t товщини сферичної оболонки до зовнішнього діаметра, тим більший тиск. Стабільність і опір тиску оболонки електричної кульки сильніші.

 

3 Моделювання методом кінцевих елементів

З наведеного вище аналізу для чутливості та робочої частоти п’єзоелектричної сферичної оболонки, чим більший зовнішній діаметр, тим тонший, тим краще; і для його опору тиску, чим менший зовнішній діаметр, тим товщі товщина. це добре. Тобто, акустична характеристика та стійкість до тиску є протилежними. Враховуючи вимоги до акустичних характеристик і опору тиску, а також складність і вартість обробки сферичної оболонки (зазвичай, чим більший зовнішній діаметр, тим більша товщина, тим більша складність обробки та вища вартість), зовнішній радіус проектної сферичної оболонки b = 15 мм, товщина = 3 мм. П’єзоелектричний матеріал, що використовується в сферичній оболонці, P-51, його п’єзоелектричний коефіцієнт g33 = 25: 6 10 3 В м/Н, g31 = 9: 6 10 3 В м/Н, щільність s = 7600 кг/м3, модуль Юнга Y E11 = 6:0 1010 Па, коефіцієнт Пуассона = 0:36.

 

3.1 Моделювання акустичних характеристик п'єзоелектричної сферичної оболонки

Для перевірки правильності аналізу акустичних характеристик прийому п’єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки для його моделювання та моделювання використовується метод кінцевих елементів, а також використовується програмне забезпечення моделювання COMSOL5.4.

 

3.1.1 Симуляція чутливості прийому

Спочатку створіть тривимірну сферичну модель структури оболонки. Щоб спростити геометрію моделювання та пришвидшити рішення, модель створює лише 1/8 п’єзоелектричних сферичних оболонок і використовує 3 обмеження площинної симетрії для досягнення повної сферичної оболонки. Створіть систему координат радіальної поляризації п’єзоелектричного матеріалу в сферичних координатах і використайте параметри матеріалу п’єзоелектричного матеріалу П-51. Встановіть граничне навантаження як тиск 0,1 МПа на зовнішню поверхню та відсутність тиску на внутрішню поверхню. Виконуючи аналіз частотної області, це вирішується як проблема стаціонарного стану. На рис. 2 наведено результати моделювання розподілу потенціалу п’єзоелектричної сферичної оболонки під час дії тиску частотою 500 Гц і тиску 0,1 МПа.

Підставляючи розмір і параметри матеріалу п’єзоелектричної сферичної оболонки у формулу, можна отримати теоретичний розімкнутий ланцюг, коли він піддається звуковому тиску низької частоти 0,1 МПа

Вихідна напруга становить 11,646 В. На малюнку 2 видно, що коли п’єзоелектрична сферична оболонка піддається звуковому тиску 0,1 МПа при 500 Гц, результат моделювання її вихідної напруги становить 11,632 В, що узгоджується з теоретичним значенням. У цей час його чутливість становить 198,7 дБ при 500 Гц (0 дБ = 1 В/Па).

 

3.1.2 Моделювання резонансної частоти

Далі також використовується метод моделювання кінцевих елементів для моделювання резонансної частоти п’єзоелектричної керамічної сферичної оболонки, а смуга частот моделювання становить 1 Гц/200 кГц. Спочатку матеріал п’єзоелектричної сферичної оболонки спрощується до ізотропного пружного матеріалу, і на ньому виконується аналіз частотної розгортки, а частотна характеристика його деформації показана на малюнку 3. Відповідно до формули (3), резонансна частота fa п’єзоелектричної сферичної оболонки в повітрі дорівнює 58,557 кГц. З рис. 3 видно, що змодельоване значення резонансної частоти становить 58,9 кГц, що в основному відповідає теоретичному значенню. Слід зазначити, що формула (3) є лише спрощеним розрахунком для ізотропної тонкої сферичної оболонки, а матеріал п’єзоелектричної сферичної оболонки не є ізотропним, а товщина відносно товста, безпосереднє застосування формули (3) матиме певні похибки. Якщо підставити повні параметри п’єзоелектричної кераміки, крива частотної характеристики чутливості до напруги холостого ходу показана на малюнку 4. На малюнку 4 видно, що в діапазоні частот 1 Гц 10 кГц крива чутливості сферичної п’єзоелектричної оболонки є дуже плоскою, з чутливістю 198,7 дБ, що узгоджується з теоретичною аналіз. Резонансна частота стає 72,1 кГц, що трохи більше, ніж результат розрахунку за формулою (3), але це не впливає на дійсність формули в інженерних застосуваннях. Оскільки відповідний коефіцієнт демпфування п’єзоелектричного матеріалу не може бути отриманий, коефіцієнт втрат матриці гнучкості та коефіцієнт втрат п’єзоелектричної матриці в моделі встановлюються на 0, що призводить до моделювання, що чутливість сферичної п’єзоелектричної оболонки на резонансній частоті становить 155 дБ, насправді чутливість повинна бути меншою за це значення.

3.2 Моделювання показників опору тиску п'єзоелектрична сферична оболонка

Теоретична формула розрахунку опору тиску в розділі 2 є спрощеною формулою, узагальненою для зручності інженерного застосування, і фактичної п’єзоелектричної сферичної оболонки. Отвори будуть відкриті через потреби встановлення, що може призвести до того, що фактична потужність тиску буде несумісною з результатами теоретичного розрахунку. Для того, щоб якомога точніше отримати здатність п’єзоелектричного перетворювача зі сферичною оболонкою, статичне моделювання конструкції та моделювання вигину власного значення було виконано відповідно за допомогою програмного забезпечення для аналізу кінцевих елементів Workbench.

 

3.2.1 Структурно-статичне моделювання

Статичне моделювання конструкції може отримати розподіл напруги по всій конструкції, коли конструкція знаходиться під навантаженням. Отже, максимально допустиме напруження відомого матеріалу становить

Максимально допустимий тиск, який він може витримати, можна змоделювати. Встановлюється тривимірна модель сферичної оболонки, на моделі сферичної оболонки встановлюються кріпильні отвори. Прийміть сферичну оболонку

Для розбиття сітки використовується метод гексаедра, на циліндричній поверхні та нижній площині монтажного отвору встановлюються роликові опори, а на зовнішню поверхню п’єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки здійснюється тиск.

Постійно змінюйте величину тиску та проводите на ньому структурний статичний аналіз. Моделювання показало, що коли тиск, прикладений до зовнішньої поверхні, досягає 28 МПа, п’єзоелектричний

Максимальна напруга сферичної оболонки становить 151 МПа, а її розподіл напруги показано на малюнку 5 (щоб полегшити спостереження за внутрішньою напругою, п’єзоелектрична сферична оболонка розрізана по центральній лінії, щоб показати

Показати). Слід зазначити, що максимальне напруження виникає лише на граничній лінії галтеля на монтажному отворі, а максимальне напруження в інших місцях менше цього

Безпечне допустиме напруження п'єзоелектричного матеріалу становить 91,9 МПа, тому максимально допустимий тиск п'єзоелектричної сферичної оболонки може досягати 28 МПа відповідно до моделювання. І корінь

Відповідно до формули (6) максимально допустимий тиск п’єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки можна отримати як 36,8 МПа. Видно, що міцність на стиск сферичної оболонки після перфорації нижча, ніж у повної

Теоретична міцність усієї сферичної оболонки. Під час моделювання явище концентрації напруги, яке з’являється в кількох місцях у монтажному отворі, перевищує безпечне допустиме напруження, і чи впливає це на опір тиску п’єзоелектричної сферичної оболонки, ще належить перевірити за допомогою випробування тиском.

 

3.2.2 Моделювання вигину власного значення

Моделювання вигину власного значення може отримати режими вигину тонкооболонкових конструкцій та їхні відповідні критичні тиски вигину. Тиск 1 МПа прикладався до зовнішньої поверхні п’єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки, і проводився аналіз його власного значення продольності. Результати моделювання показують, що режим вигину першого порядку показаний на малюнку 6, а хвильове число першого порядку n = 4, що узгоджується з характеристиками нестабільності сферичної оболонки. Коефіцієнт навантаження першого порядку на прогин дорівнює 3379, тому його критичне навантаження першого порядку становить 3379 МПа. Оскільки перший порядок є найнижчим значенням навантаження на прогин, це означає, що п’єзоелектрична сферична структура оболонки не буде стабільною, доки теоретичний тиск не досягне 3379 МПа. Відповідно до формули (7), критичний тиск окружної нестабільності п’єзоелектричного перетворювача сферичної оболонки можна отримати як 2970 МПа, що в основному узгоджується з результатами моделювання. Результати моделювання кінцевих елементів показують, що максимально допустимий тиск п’єзоелектричного сферичного перетворювача оболонки становить 28 МПа, а його критичний тиск вигину становить 3379 МПа, що вказує на те, що коли зовнішній тиск продовжує зростати, п’єзоелектрична сферична оболонка змінюється.

 

4 Розробка та перевірка ефективності сферичного напірного гідрофону

4.1 Розробка сферичного стійкого до тиску гідрофону

У цьому документі радіально поляризована повітряна підкладка п'єзоелектричний перетворювач сферичної оболонки використовується як акустичний приймальний датчик, а також розроблений і виготовлений стійкий до тиску сферичний гідрофон. Зовнішній радіус п'єзоелектричної сферичної оболонки, яка використовується в сферичному стійкому до тиску гідрофоні, становить 15 мм, товщина сферичної оболонки - 3 мм, а п'єзоелектричний керамічний матеріал, який використовується для сферичної оболонки, - P-51. Внутрішня частина п’єзоелектричної сферичної оболонки є порожниною, а зовнішній шар покритий шаром звукопроникної гуми для ізоляції, герметизації та захисту. Товщина звуконепроникної гуми 3 мм. Фізичний об’єкт – сферичний стійкий до тиску гідрофон. Діаметр всього гідрофона 36 мм.

 

 

4.2 Експлуатаційні випробування сферичного напірного гідрофону

 

4.2.1 Тест на чутливість прийому

Готовий сферичний стійкий до тиску гідрофон поміщають в трубку стоячої хвилі і методом порівняння перевіряють його чутливість холостого прийому низьких частот. Стійкий до м'ячів

Напірний гідрофон і стандартний гідрофон одночасно підвішуються на однаковій висоті в трубці стоячої хвилі, змінюючи частоту випромінювання джерела звуку трубки стоячої хвилі та записуючи обидва одночасно

За допомогою методу порівняння чутливість прийому сферичний стійкий до тиску гідрофон . виходить Використана трубка стоячої хвилі може створювати лише комбінацію 50 1000 Гц

Стояча хвиля сітки, тому діапазон частот вимірювання цього разу становить 50 1000 Гц. Результати вимірювань кривої чутливості сферичного стійкого до тиску гідрофону показані на малюнку 8.

Результат випробувань показує, що чутливість сферичного стійкого до тиску гідрофону в діапазоні частот 50 1000 Гц становить близько 198,4 дБ, що в основному відповідає теоретичному значенню. в

У діапазоні 50 1000 Гц коливання чутливості не перевищує 0,5 дБ. Лампу стоячої хвилі можна відкалібрувати лише нижче 1 кГц. Для діапазону частот від 1 кГц до 10 кГц вимірювання проводять у безеховій камері. Помістіть готовий сферичний стійкий до тиску гідрофон і стандартний гідрофон в однакове положення безехової ємності, використовуйте джерело звуку для відтворення одночастотних сигналів різних частот і використовуйте метод порівняння, щоб завершити вимірювання чутливості прийому. Результати вимірювань кривої чутливості сферичного стійкого до тиску гідрофону на частотах 1 кГц і 10 кГц показані на рис. 9. З результатів випробувань видно, що чутливість сферичного стійкого до тиску гідрофону в діапазоні частот 1 кГц і 10 кГц становить близько 198 дБ, що в основному відповідає теоретичному значенню. У діапазоні від 1 кГц до 10 кГц коливання чутливості не перевищують 1,4 дБ.

 

4.2.2 Перевірка власного шуму

 

Щоб гарантувати, що гідрофон може вловлювати слабкі звукові сигнали, гідрофон повинен мати нижчий еквівалентний власний шум. Сферичний напірний гідрофон

Його поміщають у вакуумний резервуар із електромагнітним екрануванням, амортизацією та зменшенням вібрації, а перевірка власного шуму проводиться на карті збору сигналу BK-3050 із надзвичайно низьким рівнем шуму.

Еквівалентний спектр власного шуму сферичного гідрофону, стійкого до тиску, показаний суцільною червоною лінією на малюнку 10. Чорна пунктирна лінія на малюнку 10 є найдавнішим дослідженням шуму океану. Рівень спектру фонового шуму океану на рівні моря узагальнено Kundson [9]. Відповідно до кривої Кундсона фоновий шум океану під станом моря 0. Рівень звукового спектру становить близько 44 дБ на 1 кГц. Слід зазначити, що ці дані є результатом дослідження 1948 року. В останні роки, оскільки глобальне судноплавство

Із швидким розвитком фоновий шум океану зростає з кожним роком. Синя пунктирна лінія на малюнку 10 – це рівень спектру фонового шуму Південно-Китайського моря в 2013 році на рівні 0 морських умов Line, можна побачити, що еквівалентний рівень спектру власного шуму сферичного стійкого до тиску гідрофону нижчий або дорівнює рівню 0 морського стану в діапазоні 10 1500 Гц. Шум сцени трохи вищий, ніж 0 рівень морського стану фону океану шум в діапазоні 1500 5000 Гц. Його еквівалентний спектр власного шуму при 1000 Гц. Рівень становить 46,5 дБ.

 

4.2.3 Випробування витримуваної напруги

Щоб перевірити стійкість до тиску сферичний стійкий до тиску гідрофон , зразок сферичного стійкого до тиску гідрофону помістили в автоклав для випробування тиском. Для забезпечення безпеки тестова система опресована водою під високим тиском. Згідно з попереднім аналізом, його безпечна стійкість до тиску становить 28 МПа, що в 1,5 рази перевищує коефіцієнт міцності.

Отриманий результат, тобто його теоретична гранична здатність до тиску становить 42 МПа. Щоб збалансувати безпеку та зручність використання, тут округлено до

30 МПа для випробування. Під час випробування спочатку підвищити тиск до 30 МПа, витримати тиск 3 години, скинути тиск і перевірити гідрофон; потім знову підвищити тиск до 30 МПа і повторити випробування 3 рази. Протягом усього процесу підвищення тиску не відбулося значного падіння тиску. Після кожного підвищення тиску перевіряйте гідрофон, що перевіряється. Зовнішній вигляд не пошкоджений. Зважування є однаковим до і після тесту. Потім знову перевіряють чутливість в трубці стоячої хвилі. Результат тесту показує, що чутливість в основному така ж, як і чутливість до наддуву. Це доводить, що він може витримати 3000 м тиску води.

 

5 Висновок

У цьому документі використовується комбінація теоретичної формули та моделювання кінцевих елементів, а структура та матеріал п’єзоелектричної сферичної оболонки мають здатність опору тиску, а радіально поляризований п’єзоелектричний сферичний перетворювач із повітряною підкладкою використовується як чутливий елемент для прийому звуку. І зробив сферичний стійкий до тиску гідрофон. Діаметр сферичного атмосферостійкого гідрофону 36 мм, робоча смуга частот 50 Гц 10 кГц, чутливість низьких частот 198,4 дБ, еквівалентний рівень спектру власних шумів 46,5 дБ@1 кГц, робоча глибина 3000 м. Схема п’єзоелектричної сферичної оболонки з повітряною підтримкою, яка використовується в цій статті, має певну стійкість до тиску за умови високої чутливості. Якщо необхідно постійно підвищувати глибину опору тиску, чутливість повинна бути втрачена ціною. Це рішення може досягти відносно обмеженого опору тиску. Якщо гідрофону необхідно отримати більший опір тиску (наприклад, повна морська глибина), краще вибрати маслонаповнене або переливне рішення.