水下低頻大功率發(fā)射換能器定向發(fā)射的強聲脈沖聲波將直接對水下蛙人通信系統(tǒng)、UUV的導航系統(tǒng)產(chǎn)生壓制性干擾,在近海范圍內(nèi)形成有效的水下強聲拒止和要地防御,因此各國均對水下低頻定向發(fā)射強聲換能器產(chǎn)生了極大興趣并積極開展了相關技術研究。鑒于此,將波束定向發(fā)射機理和目前成熟應用的鑲拼式陶瓷圓環(huán)結構形式相結合,提出一種發(fā)射波束可控的水下低頻強聲換能器,研究了水下定向發(fā)射聲波的控制原理,并應用COMSOL多物理場有限元軟件進行建模仿真和優(yōu)化計算,實現(xiàn)了水下發(fā)射換能器的低頻大功率、定向發(fā)射等工作性能。 

【文章來源】：電聲技術. 2020,44(05)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

鑲拼陶瓷圓環(huán)各種激勵方式

根據(jù)以上分析，設計了一種多模態(tài)鑲拼式圓環(huán)形發(fā)射換能器，以獲得定向發(fā)射的特性，其結構示意圖如圖2所示。鑲拼陶瓷圓環(huán)由矩形壓電陶瓷條和梯形金屬電極條交替鑲拼而成，并將鑲拼陶瓷圓環(huán)平均分成A、B兩組陶瓷單元，兩組單元之間用絕緣陶瓷隔開。應用COMSOL軟件的多物理場模塊對強聲換能器的水下模型進行建模，并優(yōu)化計算，強聲換能器水下模型如圖3所示。強聲換能器全向指向性發(fā)射的發(fā)送電壓響應和指向性圖如圖4所示，強聲換能器偶極子指向性發(fā)射的發(fā)送電壓響應和指向性圖如圖5所示。通過計算獲得心形指向性驅(qū)動系數(shù)，仿真計算得到指向性強聲換能器的最優(yōu)發(fā)射電壓響應和心形指向性波束圖，如圖6所示。

應用COMSOL軟件的多物理場模塊對強聲換能器的水下模型進行建模，并優(yōu)化計算，強聲換能器水下模型如圖3所示。強聲換能器全向指向性發(fā)射的發(fā)送電壓響應和指向性圖如圖4所示，強聲換能器偶極子指向性發(fā)射的發(fā)送電壓響應和指向性圖如圖5所示。通過計算獲得心形指向性驅(qū)動系數(shù)，仿真計算得到指向性強聲換能器的最優(yōu)發(fā)射電壓響應和心形指向性波束圖，如圖6所示。根據(jù)COMSOL仿真計算結果，選用合適性能和尺寸的壓電陶瓷條，并加工鑲拼陶瓷圓環(huán)的梯形金屬電極條、工裝以及胎具等。拼接陶瓷圓環(huán)，在陶瓷圓環(huán)外側繞制玻璃纖維，并用環(huán)氧樹脂進行固化。鑲拼后陶瓷圓環(huán)的外徑為Φ415 mm，實物如圖7所示。


本文編號：3356425