Характеристики перетворювача та методи калібрування
Гідроакустичний перетворювач - це пристрій, який перетворює акустичну енергію в електричну. Положення в гідролокаторі подібне до антени в радіо, акустичній системі, яка випромінює та приймає звукові хвилі в морській воді. П'єзоелектричний перетворювач ультразвуку, в якому акустична енергія перетворюється в електричну, називається приймачем або гідрофоном; перетворювач, який перетворює електричну енергію в акустичну, називається передавачем. Деякі сонари використовують один і той самий перетворювач для передачі та отримання звуку; інші використовують окремі випромінювачі та гідрофони.
Характеристики перетворювача
Продуктивність гідрофона в основному стосується чутливості та спрямованості. Приймальна характеристика гідрофона - це чутливість прийому.
Перетворювальний гідрофон
Зазвичай гідрофон — це акустичний/електричний пристрій лінійного перетворення, який має масштабний коефіцієнт між напругою, яку він виробляє, і звуковим тиском звукового поля. Цей масштабний коефіцієнт називається відгуком перетворювача. Прийомний відгук (чутливість прийому) гідрофону - це напруга на клемі гідрофону, створена плоскою хвилею одиниці звукового тиску (перед розміщенням гідрофону в полі). Традиційно відповідь прийому представлена відповіддю на розрив ланцюга, коли гідрофон не підключений до навантаження. Зазвичай відгук записується в децибелах, контрольний рівень становить 1 дин/см2, а звуковий тиск — 1 В, і записується в дБ. Відповідь передавача на струм випромінювання вказує на осьову відстань у діаграмі променів, коли одиниця струму вводиться в емітер. Звуковий тиск, що створюється на відстані 1 м. Реакція випромінювання зазвичай виражається в децибелах. Еталонний рівень - це звуковий тиск, створюваний на еталонній відстані під час подачі струму випромінювача, і записується в дБ. Зазвичай базова відстань означає 1 м від джерела звуку; якщо контрольна відстань дорівнює 1 коду, плюс 20log39,4/36, тобто корекція +0,87 дБ, трансформуйте відповідь передачі. Це рівень джерела звуку.
Спрямованість:
Гідрофони майже завжди використовують гідрофонні решітки у своїх додатках. Матриці гідрофонів мають більш високе відношення сигнал/шум, ніж окремі компоненти гідрофонів, оскільки їх можна використовувати з ізотропних або кількох ідентичних шумів. Сигнал пакета п’єзотрубок надходить із напрямку, на який вказує масив, вилучається, тобто індекс спрямованості – це параметр акустичної хвилі, що приймається, який використовується для вимірювання здатності масиву гідрофонів виділяти сигнали з шуму за допомогою діаграми променя. Це число децибел, на яке відношення сигнал/шум на виході спрямованого гідрофону вище, ніж відношення сигнал/шум на виході ненаправленого гідрофону.
Метод калібрування
Для забезпечення роботи підводного акустичного обладнання та необхідності передачі значень необхідно відкалібрувати гідрофон і передавач. Калібрування акустичних п'єзоелектричних трубок є функцією частоти та спрямованості відгуку перетворювача. Зараз існує велика кількість методів вимірювання відгуку перетворювача. короткий виклад методів калібрування, складений військово-морською артилерійською лабораторією TF Johnston на основі літератури. Ці методи мають свої переваги та недоліки для різних розмірів перетворювачів і діапазонів частот.
Перетворювальні матеріали та акустичні матеріали
PZT п’єзоелектрична кераміка розвиваються в напрямку індустріалізації. Поки що п’єзоелектрична кераміка з цирконат-титанату свинцю (PZT) використовувалася як вода. Матеріал перетворювача акустичного перетворювача все ще домінує. П’єзоелектрична кераміка PZT, розроблена Інститутом акустики Китаю, зазвичай використовуються моделі PZT-4 (трансивер і подвійне використання), PZT-5 (тип прийому) і PZT-8 (тип випромінювання високої потужності), і їх продуктивність може відповідати різним підводним звукам. Потреби перетворювача порівнюються з потребами зарубіжних країн. Перетворювальні та акустичні матеріали П’єзоелектрична кераміка розвивається в напрямку індустріалізації. Поки що п’єзоелектрична кераміка з титанату свинцю (PZT) все ще займає перше місце як матеріал для перетворення енергії для підводних акустичних перетворювачів. П’єзоелектрична кераміка PZT, розроблена Інститутом акустики Китаю, зазвичай використовуються моделі PZT-4 (трансивер і подвійне використання), PZT-5 (тип прийому) і PZT-8 (тип випромінювання високої потужності), і їх продуктивність може відповідати різним підводним звукам. Це потреби перетворювача, його рівня та зовнішнього фазового п'єзоелектричного трубкового перетворювача d33 - це вимірювальний прилад, розроблений у п'єзоелектричних керамічних вимірюваннях, який був сприяний більш ніж 100 вітчизняним, і редагував стандартний національний стандарт статичної п'єзоелектричної деформації постійного методу вимірювання. Гідроакустичні матеріали в основному включають звукопоглинання, антизвук, звук і звук ізоляційні матеріали, матеріали для амортизації вібрації та інші дослідження. У цьому відношенні компанія створила перше обладнання для випробування підводної акустичної імпульсної трубки, обладнання для випробування модуля Фуяна та комплексного модуля зсуву, а також оснащено пристроєм із змінною температурою та тиском, мікрокомп’ютерною системою обробки даних і системою вимірювання високих акустичних характеристик. У галузі звукопоглинальних матеріалів розроблено два типи води. Це акустичний звукопоглинальний матеріал і три типи звукопоглинальних структур: плоский гострий паралельний канал, квадратний гострий і плоский резонансний тип, які відповідають вимогам різних частотних діапазонів. Плоский звукопоглинальний наконечник широко використовується у великих і середніх басейнах глушників у Китаї, а коефіцієнт відбиття звукового тиску становить менше 10% у діапазоні частот від 8 до 100 кГц. Крім того, звукопроникна гума типу T801 ~ T808, вулканізація при кімнатній температурі литого типу, високочастотне звукопоглинання та звукопроникні матеріали, підкладка з високим звукопоглинанням, амортизація звукопоглинання та амортизаційні матеріали типу шпаклівки широко використовуються в різних інженерних проектах. Серія модулів ультразвукового моделювання та серія модулів ультразвукового моделювання, розроблена ультразвуковою тканиною тіла людини, є стандарт виявлення медичних ультразвукових діагностичних приладів, затверджений Державним бюро технічного нагляду та Державним управлінням медицини.
Гідроакустичний перетворювач і решітка
Найбільш поширеними підводними акустичними перетворювачами є плоский поршневий тип, рупорний поздовжній вібратор, круглий калібрувальний тип і вигнутий тип. Китай може проектувати та виробляти різноманітні перетворювачі, які відповідають потребам техніки, а рівень порівнянний із закордонними країнами.
(1) Потужний перетворювач випромінювання
Отримано кільцевий перетворювач випромінювання високої щільності (інкрустований циліндричний перетворювач) і отримано науково-технічні досягнення Китайської академії наук. Серед них 'п'єзоелектричний кільцевий електрод' отримав патент на корисну модель. Перетворювач є першим глибоководним широкосмуговим зв’язком у Китаї. Потужний підводний перетворювач акустичної емісії використовується для дослідження морської акваторії. Технологія успішно застосована в акустичних системах, таких як підводні акустичні приймачі, спідометри підводного позиціонування та аналогові цілі.
(2) перетворювач вигину.
Вібрацію та звукове випромінювання датчика вигину ліхтарного типу було вивчено та проаналізовано методом скінченних елементів, і результати широко застосовані в гідроакустичному обладнанні. На основі цього також досліджувався увігнутий перетворювач вигину. У порівнянні з існуючими в світі перетворювачами вигину типу ліхтаря, цей перетворювач має вищу чутливість і об’ємну швидкість, а також стійкий до статичного тиску. Зокрема, ця структура може досягти високої широкосмуговості за допомогою багатомодової вібрації. Характеристики високо оцінені зарубіжною гідроакустикою.
(3) Дослідження п’єзоелектричного композитного гідрофону та кам’яного перетворювача з використанням сендвіч-композитного п’єзоелектричного матеріалу PZT (3-3), значення п’єзоелектричної константи gh є високим, а показник ефективності dh × gh великий, а режим вібрації кращий. Простий і легкий для відповідності характеристикам гірської маси розроблений у широкосмуговий високочутливий гідрофон і широкосмуговий вузькоімпульсний ультразвуковий перетворювач породи.
Процес перетворювача:
Розробка кристала п’єзоелектричного датчика передбачає складний процес і часто має вирішальне значення для створення нового дизайну. У поєднанні з дослідженнями та розробкою підводних акустичних і ультразвукових перетворювачів було сформовано набір спеціальних технологій, таких як поліуретанове безсірчане звукопроникне гумове лиття та процес з’єднання, композитна технологія попереднього напруження, серія акустичного адгезиву та технологія з’єднання має повільні хвилеводні процеси виробництва тощо, які стали надзвичайно важливими технічними засобами для дослідницької роботи перетворювачів.
