基于I-GWO-LSTM的水声换能器参数预测模型

水声换能器是水声传感系统的核心部件,其性能直接影响系统的灵敏度、精度和可靠性。然而,传统的水声换能器参数测试方法存在数据处理量过大和算法精度较低的问题。为此,本文提出了一种基于I-GWO-LSTM(improved-grey wolf optimization algorithm-long short-term memory)的水声换能器参数预测模型。该模型利用改进灰狼优化算法优化长短期记忆网络模型的参数,只需要测量少量数据点就可以实现对水声换能器等效电路元件参数的高精度预测。通过MATLAB进行仿真实验,验证了该模型在水声换能器参数预测方面具有较高的准确性和稳定性。

水声换能器制造数据关联分析方法研究

针对纵振型压电水声换能器制造过程中的特征数据,建立多元回归模型进行拟合,并对结果进行评估。结果表明,水声换能器制造过程中的预应力、同轴度均与谐振频率、频差相关性较大,将直接影响产品的最终性能,需要通过严控预应力和同轴精度提高水声换能器的产品性能。

新型水声换能器在水下通信系统中的性能评估与应用研究

本文针对新型水声换能器在水下通信系统中的性能评估与应用进行了研究。首先介绍了水声换能器的基本原理和分类,然后详细讨论了新型水声换能器的设计和制造过程。接着,通过实验室测试和场地实验,对新型水声换能器的性能进行了评估。最后,探讨了新型水声换能器在水下通信系统中的应用前景。研究结果表明,新型水声换能器具有较高的灵敏度和较低的噪声水平,可以有效地提高水下通信系统的性能和可靠性。

新型材料在水声换能器中的应用及其对声纳性能的影响

对水声换能器中新型材料的应用进行了深入的探讨,并对其显著影响声呐性能进行了分析。新材料在揭示当前面临的挑战和未来发展方向的同时,通过对各种新材料特性的阐述,并结合实际应用案例,揭示了其对声呐灵敏度、带宽、可靠性等方面的关键作用。 新型材料有望在水声换能器性能提升、促进声呐技术进步等方面发挥重要作用。

宽带宽波束纵向水声换能器研究

本文通过设计纵向水声换能器辐射头的形状及利用其弯曲振动模,实现宽带宽波束辐射特性,采用后质量块的嵌套结构有效缩小了换能器的长度。利用ANSYS有限元软件模拟了小型宽带宽波束纵向水声换能器的电声特性。研制了换能器样品,实现了与有限元模拟计算结果相一致的电声参数:谐振频率14kHz,最大发射电压响应141．9dB,-3dB带宽为11．3～18．7kHz,-3dB带通Q值为1．9,在14kHz频率下波束宽度为132°,比通常纵向换能器波束宽度宽23％。

基于近场测量法的水声换能器声场重建方法研究

为了提高对水声换能器声场分析的效率，开展了基于近场测量法的水声换能器的声场重建方法研究，首先将水声换能器的全息测量面近似为等效声源面，通过积分得到声场重建模型，然后利用自主研发的水下声场测量系统获得发射换能器全息测量面的复声压，实现对其声场的重建，最后比较不同全息测量面的重建结果和实测数据，并分析全息测量面的位置对重建结果的误差影响，得到了重建方法的有效测量区间。该声场重建方法可快速得到水声换能器的声场分布，并且准确可靠。

基于1-3-2型压电复合宽频带水声换能器研究

设计并制作了1-3-2型压电复合陶瓷材料,利用该型压电复合陶瓷材料具有低声阻抗,低机械品质因数(Q),高机电转换系数,电极制作工艺简单及结构稳定不易发生变形等特点,制作了水声换能器件,并进行了电声性能分析与测试。分析结果表明,基于1-3-2型压复合材料制作的水声换能器具有在工作频带内模态单一、高发射响应及宽频带等特点。

高频球面宽波束水声换能器研究

该文对高频球面宽波束水声换能器的声学特性与制作工艺进行了分析和研究,制作出了满足设计要求的换能器样品,并对其声学性能参数进行了测试。实验分析结果表明,研制的高频球面宽波束换能器具有在工作频带内模态单一,高频工作时水平和垂直方向具有宽波束等特点,该型水声换能器应用于声呐系统时,可有效增加声呐系统的辐射范围。

宽频带径向极化压电圆管水声换能器研究

利用径向极化的压电圆管制作了一种便携式宽频带换能器。依据薄膜理论模型,分析了压电圆管的振动特性,主要应用有限元法对其进行优化设计,并给出了薄膜理论、有限元法和试验数据的一个对比,结果表明:有限元法设计准确,研制的宽频带换能器满足实际应用的要求。

宽带纵振Tonpilz型水声换能器的优化设计

文章研究了拥有喇叭型前辐射头的纵振Tonpilz型压电水声换能器的参数优化问题。希望可以通过合理的调整Tonpilz型换能器各部分的几何参数,得到满意的频带宽度。研究结果表明,在没有采用其它频带展宽方法的前提下,通过优化几何参数,可以降低换能器的机械品质因素Qm,从而增大带宽。

Helmholtz水声换能器弹性壁液腔谐振频率研究

针对传统Helmholtz水声换能器设计中刚性壁假设的局限性,将Helmholtz腔体的弹性计入到液腔谐振频率计算中,实现低频弹性Helmholtz水声换能器液腔谐振频率精确设计.基于细长圆柱壳腔体的低频集中参数模型,导出了腔体弹性引入的附加声阻抗表达式,得到了弹性壁条件下Helmholtz水声换能器等效电路图,给出了考虑了末端修正的弹性壁Helmholtz共振腔液腔谐振频率计算公式.利用ANSYS软件建立了算例模型,仿真分析了不同材质、半径、长度时的Helmholtz共振腔液腔谐振频率.结果对比表明弹性理论值与仿真值符合得很好,相比起传统的刚性壁理论计算结果,本文的弹性壁理论得出的液腔谐振频率值有所降低,与真实情况更加接近.本文的结论可以为精确设计低频弹性Helmholtz水声换能器提供理论支持.

外液腔式Janus-Helmholtz水声换能器

为获得具有大功率无指向性发射特性的水声换能器,提出了一种外液腔式Janus-Helmholtz结构。通过设置隔声层改变换能器的声辐射模式,从而改善声辐射效率和无指向性方向的声辐射能力,并利用外液腔振动和Janus换能器纵向振动耦合实现宽带发射。基于有限元法设计了一只工作频段为1.1~3.5 kHz的外液腔式Janus-Helmholtz换能器试验样机。样机测试结果显示与设计结果符合得较好,与内液腔式相比,外液腔式Janus-Helmholtz水声换能器在0°方向的声辐射能力得到了显著改善。

基于APDL宏和VB封装的水声换能器有限元分析

为了有效地避免水声换能器有限元优化设计过程中的重复操作,以及降低对设计者专业技术门槛的限制,对AN-SYS的二次开发技术进行了研究。通过APDL(ANSYS parametric design language)宏和VB封装技术的结合使用,在后台调用ANSYS批处理模式执行相应的宏文件,实现了水声换能器的交互式参数化设计。以I类凹筒型弯张换能器为例开发的软件应用情况表明,换能器交互式参数化设计有效可行,并且操作简单,显示直观,具有十分重要的工程应用价值。

实频数据技术在水声换能器宽带匹配中的应用

水声换能器的宽带匹配网络设计是宽带声纳发射系统的关键技术之一,良好的匹配网络可以有效地减少功放的能量损失,扩展换能器工作频带,改善发射波形失真度.由于传统的宽带匹配网络设计需要较复杂的解析理论,并需要对换能器的等效电路进行有效分析,因而采用基于计算机辅助设计(CAD)的实频数据技术对多谐振模态水声换能器的宽带匹配网络进行设计.对实频数据技术中的简化实频数据技术(SRFT)进行分析讨论,仿真分析了宽带匹配网络与传统窄带匹配的功率传输增益(TPG),完成耐压圆管水声换能器的宽带匹配网络设计,并在消声水池进行了匹配效果试验.试验结果表明:采用简化实频数据技术设计出的宽带匹配网络在兼顾工作带宽的同时能有效改善系统发射效率.在同等测试条件下,相比较无匹配的发射系统,宽带匹配系统声源级提高了10dB以上;相比传统窄带匹配发射系统,换能器工作带宽扩展了约64%.整个宽带匹配网络的设计过程全部采用计算机辅助完成且无需获得换能器的等效电路,具有一定的工程实用价值.

水声换能器及其研究和发展

阐述了水声换能器的频响特性、指向性及不同尺寸和频率范围的换能器的多种不同的校准方法 ,就其优缺点进行了比较。并具体介绍我国自声学院声学所成立以来水声换能器在换能材料和声学无源材料、换能器和基阵以及水下电声测量等 3个方面的取得的研究和成果。介绍了在压电陶瓷、吸声材料、换能器各种基阵等方面取得的国内外领先成果和应用现状。最后给出我国水声换能器的发展方向及动态 。

串叠复合材料圆环阵水声换能器设计及制备

提出了一种新型高频宽带压电复合材料圆环阵换能器,综合采用了压电复合材料和多模耦合振动来拓展换能器带宽。通过ANSYS软件对其进行有限元建模仿真,得到了该换能器谐振频率和带宽随压电陶瓷圆环厚度、高度和平均半径的变化规律,并根据仿真结果确定了换能器敏感元件最优设计方案。由最优参数加工得到用于叠堆的两个压电复合材料圆环,并将两压电复合材料圆环轴向叠堆,最终制作了双圆环叠堆压电复合材料水声换能器。经测试,该新型换能器形成了明显的双模耦合振动,其-3dB工作带宽为320～410kHz,最大发送电压响应达147.8dB。研究结果表明,利用复合材料和多模耦合振动可以大幅度拓展高频换能器的带宽。

压电水声换能器宽带匹配特性研究

采用等效电路变换和多物理场有限元仿真计算进行压电水声换能器宽带匹配特性研究,得出不同匹配电路下的换能器电声性能的变化规律,合理选择电感电容值和串并联方式进行调谐匹配实现双峰谐振,一方面提高换能器的工作带宽,另一方面提高工作频率范围内的发送电压响应值并减小工作频带内响应值的起伏,依照仿真数据设计制作了一款球形换能器,采用串联电感进行调谐匹配,并测试调谐匹配前后的水中电声性能,对比匹配前后换能器性能的差异。结果表明,测试结果和仿真计算吻合,运用多物理场仿真计算手段对于预测分析水声换能器电声性能具有较好的指导意义。

稀土—铁系超磁致伸缩材料水声换能器的研制

本文对稀土－铁系超磁致伸缩材料在水声换能错（大功率低频声纳）中的应用进行了探讨。研制的水声换能器样机采用预应力结构，其振动核心为一根φ０．０１×Ｌ０．０５ｍ的稀土－铁系超磁致伸缩材料棒；该换能器具有低频（２．４ｋＨｚ）、频带宽（８００Ｈｚ）、发射电流灵敏度高（Ｓｉ＝１７３ｄＢ）、电声效率高（η（ｅａ）＝４５％）等特性，说明了稀土－铁系超磁致伸缩材料适用于低频大功率水声换能器。

Tb_1-_xDy_x(Fe_1-_yMn_y)_(1.95)合金的磁致伸缩和声学性质及在水声换能器中的应用

研究了Ｔｂ１－ｘＤｙｘ（Ｆｅ１－ｙＭｎｙ）１．９５合金的磁致伸缩、声学等性质及其在水声换能器中的应用。当外加的磁场强度≥８００ｋＡ·ｍ－１时，磁致伸缩系数值在（１３００～１８００）×１０－６范围，有效机电偶合系数值０８４～０９３，声速为２１６８～２８５６ｍ·ｓ－１，杨氏模量为（５０６～７２６）×１０１０Ｎ·ｍ－２；用合金棒材研制水声换能器，该换能器总长３００ｍｍ，总重２ｋｇ，其共振频率为２４ｋＨｚ，发射电流响应１７３ｄＢ，频宽１ｋＨｚ，电声效率４５％

水声换能器动态吃水与传感器技术探讨

分析了水声换能器静态吃水和动态吃水的差异,以及由这种差异带来的测量精度误差。对压力式验潮仪测量潮汐变化的基本原理和工作模式进行了剖析,探讨了采用压力传感器进行测量水声换能器动态吃水的可能性,并提出了测量水声换能器动态吃水的新概念、新方法。