針對水下聲學(xué)滑翔機樣機研制對小尺寸、耐壓復(fù)合同振式矢量水聽器的迫切需求,設(shè)計面向水下滑翔機平臺的耐壓復(fù)合同振式矢量水聽器。根據(jù)矢量水聽器工作原理,對其聲壓通道和矢量通道進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計;仿真分析壓電陶瓷元件和薄壁鋁合金殼體耐壓特性,完成矢量水聽器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計與制作;進(jìn)行矢量水聽器耐壓能力及電聲參數(shù)測試,將該水聽器集成應(yīng)用于水下聲學(xué)滑翔機。在南海某海域開展海上試驗,采集100～3 000 Hz范圍內(nèi)水下聲場信息,給出不同頻點噪聲級隨時間的變化曲線,且得到了水面航船經(jīng)過時不同頻點的噪聲級變化。結(jié)果表明,矢量水聽器在1 200 m深處可靠工作,設(shè)計的矢量水聽器滿足水下聲學(xué)滑翔機樣機研制應(yīng)用需求。 

【文章來源】：兵工學(xué)報. 2020,41(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

金屬耐壓殼體應(yīng)力云圖

從圖2仿真計算結(jié)果可知，根據(jù)所選用壓電陶瓷實測參數(shù)，矢量水聽器聲壓通道靈敏度級為-192.9 d B(0 d B參考值1 V/μPa)。根據(jù)不同外徑和厚度參數(shù)下靈敏度數(shù)值變化曲線還可以得出如下規(guī)律:聲壓靈敏度級隨著壓電陶瓷圓管外半徑的增大而增大、隨著管壁厚度的增大而減小，可為聲壓通道的設(shè)計提供理論參考。聲壓通道要求工作頻帶內(nèi)其靈敏度值起伏要小，其工作上限頻率應(yīng)遠(yuǎn)低于其本征頻率，這就要求壓電陶瓷圓管本身的諧振頻率要遠(yuǎn)離水聽器的工作頻段。壓電陶瓷圓管同時存在徑向本征頻率和軸向本征頻率，這兩個諧振頻率僅與其材料和物理尺寸有關(guān)，與其極化方式無關(guān)，且其軸向本征頻率遠(yuǎn)高于徑向本征頻率。因此，只需要聲壓通道工作上限頻率遠(yuǎn)低于徑向本征頻率即可滿足要求，壓電陶瓷圓管徑向本征頻率可由(4)式計算得到:

在壓電圓環(huán)外表面設(shè)置15 MPa的壓力載荷，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，仿真結(jié)果如圖3所示。壓電陶瓷短圓管的應(yīng)力分布沿內(nèi)半徑到外半徑逐漸減小，其內(nèi)壁的應(yīng)力最大，為131.12 MPa，沒有超過材料的屈服強度，故其受15 MPa外壓時，不會發(fā)生強度失效。3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計與制作

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于MEMS姿態(tài)傳感器的聲矢量傳感器設(shè)計[J]. 笪良龍,孫芹東,王文龍,王超.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2016(04)

碩士論文
[1]拖曳陣矢量陣元的研究[D]. 孫芹東.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[2]耐壓矢量水聽器研究[D]. 鄒亮.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[3]深水矢量水聽器的研制[D]. 楊松濤.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[4]矢量水聽器校準(zhǔn)裝置研究[D]. 范繼祥.哈爾濱工程大學(xué) 2007



本文編號：3548557