声障板对单双壳体近表面声压增益影响的计算与分析

根据单双壳体声场的特点,采用不同的反声或吸声障板,对贴覆障板前后壳体近表面处声压增益的变化进行了数值计算,分析声障板对壳体近表面声场的影响,分析不同类型声障板解决双壳体在某些频点增益的正负突变问题的能力以及单壳体贴覆障板的效果。计算结果表明,声障板对于提高双壳体前表面的声压增益有明显效果,且多层橡胶复合反声障板优于泡沫反声障板,总体上吸声障板比反声障板更具优势。对于单壳体,从提高近表面声压增益的角度,不加障板更好。

宽带宽波束发射模块设计

多波束测深系统波束横向覆盖范围直接影响其作业效率,核心要求是阵上基元具有较宽的指向性。传统声基阵方案一般采取换能器、安装架、接线盒及声学障板独立设计,存在组成部件多、生产工艺复杂、制作周期长、综合成本高等问题。基于“声学障板调节平面阵基元指向性”核心机理,作者通过一体化设计的多功能模组实现换能器定位、声学障板、转接接线盒等多项功能,大大简化声基阵模块生产工艺,提高批量生产效率。与传统方案相比,改进后的发射阵重量减少50%、高度降低26%,阵上基元波束宽度、宽频带工作能力明显提升,优于国外同类产品。

多波束声基阵模块防冰冲击设计

文章针对极地使用需求,提出一种声基阵模块的防冰冲击设计,该设计采用“软-硬-韧”3层材料复合成抗撞击的防冰层,通过抗冲击仿真计算和冲击试验得出防冰层具有良好的抗冲击和隔振能力,可解决声基阵模块表面抗碎冰冲击的问题。通过透声性能估算和模块声性能测试得出防冰层具有良好的透声性能,各角度斜入射条件下对模块灵敏度的影响可控制在2~3 dB范围内,满足系统指标要求。同时防冰层采用一体化成型技术与声基阵模块制成一体,实现工艺简单,具备较好的应用前景。

切向极化压电陶瓷在弯曲盘上的适配性研究

为了将切向极化压电陶瓷应用于弯曲盘振动中,利用较大的d33系数,以获取更低的谐振频率和更高的发送电压响应,文章提出一种基于切向极化压电陶瓷的弯曲圆盘换能器实现方法。主要利用未极化的压电陶瓷与切向极化陶瓷有相同的材料属性,将其作为切向极化压电陶瓷和弯曲盘之间的绝缘材料,以及作为弯曲振动的适配性过渡材料。试制了Ф400×80 mm、重35 kg的切向极化弯曲盘样机,在谐振频率280 Hz处发送电压响应级可达127 dB,且大功率下具有良好的线性。测试结果验证了切向极化应用于弯曲振动的可行性,以及切向极化陶瓷在弯曲盘振动时的适配性。

V型布置多波束阵的设计和安装

为了极地破冰船能够正常航行及开展水声探测相关工作,针对深水多波束声基阵极区应用及适配特定形状船底需求,设计了一种V型布置多波束声基阵,包括声基阵模块、声基阵架、透声窗。V型布置多波束阵的安装尚属国内首次,安装过程中设计了可调倾角的工装,解决了V型布置声基阵的安装问题。

影响反声障板增益的因素

障板的反射系数一般是指声波垂直入射时的反射声波与入射声波的幅值比,不能全面反映障板的使用效果。在实际应用中,障板的实际增益受到障板自身的声特性、换能器到障板的距离、声波入射角度、声波频率等众多因素的影响,反射系数很高的反声障板,实际增益却可能为负。本文使用相对灵敏度级(Relative Sensitivity Level)来衡量反声障板的"真实"增益,论述了相对灵敏度级的计算方法,对影响反声障板增益的因素进行了研究。

一种拓宽匹配层换能器带宽的方法

本文介绍了一种拓宽匹配层换能器带宽的方法,通过单端激励以同时激发换能器的奇次和偶次谐波,以此来达到拓宽匹配层换能器带宽的目的。运用有限元软件ANSYS进行了建模分析计算,对其设计过程、测量结果作了分析介绍。样品换能器在10kHz～30kHz的频段内,发送电压响应起伏为±3.3dB。

声管测量系统用多模换能器设计

0引言声管测量系统用换能器(以下简称声管换能器)由于其自身的特点,主要有以下两点需求,一是耐高静水压,一般最高需在10MPa的压力下工作;二是工作频带宽,常见的需工作在5kHz～30kHz范围,收发合置。由于声管换能器安装的方式以及耐高静水压要求,纵振换能器是作为声管换能器的理想选择。

一种深水宽带换能器

深海潜水器是支撑探查和开发深海资源、开展深海科学研究、进行深海工程作业的重要装备,作为深海潜水器上的重要部件,可在超深水工作的声学换能器具有广泛的应用前景。介绍了一种深水宽带换能器的设计方法,采用纵弯换能器,该型换能器利用纵向振动和前盖板弯曲振动相互耦合,具有宽带工作的特点;换能器封装在带有压力平衡装置的耐压外壳中,耐压外壳采用钛合金材料,外壳及换能器内部充有硅油。实际测试表明,换能器最大工作深度可达7000 m,最大声源级大于195 dB,工作频段7~15 kHz,覆盖了深海探测领域常用的频段,具有良好的适应性和广泛的应用前景。

大角度波束扫描的宽带平面阵研究

本文中介绍了一个可以实现大角度波束扫描的宽带平面声基阵,设计了纵向振动与换能器前盖板弯曲振动相复合的宽带换能器作为基元,保证了基阵具有较好的宽带性能。针对基元的自然指向性难以满足平面阵进行大角度波束扫描的要求,本文中采用通道型橡胶反声障板技术来拓宽阵上换能器的单元指向性,从而实现平面声基阵的大角度、宽带波束扫描。在有限元和边界元进行优化设计的基础上,制作了实验样阵。测试数据表明:在工作频段内换能器响应起伏不超过3 dB,12 kHz时阵上基元指向性达到了140°,基阵-3 dB波束覆盖范围可以达到144.4°,最大旁瓣不超过30%。

纵弯耦合宽带换能器设计及高静水压实验分析

利用纵振换能器的前盖板弯曲振动与其纵向振动相耦合的方式来拓宽换能器的频带,采用有限元仿真软件ANSYS对换能器进行整体分析,经过大量的仿真计算,最终优化设计出纵弯换能器,使其电导响应和发送电压响应-3dB带宽均达到了一个倍频程,同时鉴于纵弯换能器耐压性能差,对其进行高静水压下实验分析,实验证明此换能器至少可以承受8MPa的静水压力。

短轴方向密排Ⅳ型弯张换能器阵列互辐射现象研究

为了实现小尺寸空间内换能器阵性能的提升,对Ⅳ型弯张换能器短轴方向密排布阵的形式进行了有限元分析,发现由于受到互辐射的影响,发送响应曲线会出现两个谐振峰。针对该双峰耦合现象进行分析,提出优化设计方案,并通过实际检测验证了该现象。该现象为低频换能器宽带设计提供了一种较为理想的方法和思路。根据不同项目需求,可利用同样的换能器灵活组合出不同带宽、源级性能的换能器阵,满足多方面的要求。

发射换能器带障板特性分析

对发射换能器带障板的声场特性进行了分析,对两种类型的发射换能器带障板的增益进行了计算,并实际加以测试。障板增益在换能器工作频段内存在一个凹点(即较大负增益),随着安装距离的增大,凹点对应的频率逐渐下移,换能器在凹点频率的指向性得到展宽。适当的应用反声障板,可以起到改善发射换能器的指向性,调节发送电压响应等作用。

典型水声材料及声学构件的应用

从换能器与声基阵设计的视角出发,选取水密材料、反声材料及构件、吸声材料及构件、柔性体积障板等四个方面阐述了水声材料的应用及发展需求,并对现阶段存在的问题进行了总结,对未来的技术发展方向进行了展望。

不同填充油对圆环换能器性能影响

对充油式圆环换能器的性能进行了分析,指出填充油类型的选择对换能器性能影响极大,合理选用适合的填充油,可使换能器获得良好的宽带、宽波束性能。

Ⅳ型弯张换能器辐射阻抗的等效球模型计算

依据Ⅳ型弯张换能器壳体尺寸远小于波长的特点,利用体积位移相等的原理,将无障板的溢流式Ⅳ型弯张换能器等效为摆动球,将空气背衬式Ⅳ型弯张换能器等效为脉动球。利用等效球模型计算了这两种换能器的辐射阻抗值并与有限元计算值相比较,结果显示这两种计算结果比较一致。这两种换能器性能差异主要是由辐射阻抗不同所引起的。

一种纵弯宽带换能器设计

利用盖板弯曲的纵振换能器产生多模振动来拓宽频带,经过优化设计,使其电导响应和发送电压响应-3dB带宽达到了一个倍频程。

弯张换能器密排成阵性能的研究

IV型弯张换能器极为适宜作为低频大功率发射声源使用,为获得更优的综合性能,通常利用多个换能器组合成阵。为了实现小尺寸空间内声源级、带宽、指向性等指标的最优设计,采用密排的形式进行布阵,利用Ansys有限元软件,对二元阵不同排布形式和间隔下的性能进行对比仿真分析,总结了IV型弯张换能器在密排形式下布阵所产生的规律,用四极子模型进行了解释,并进行了实测数据的验证。测试结果与仿真较为符合,说明与常规半波长布阵形式相比,密排布阵确实能有效降低谐振频率,拓展带宽,获得全方向指向性。

基于CFX的水下拖曳链水动力分析

采用CFX流体动力分析软件对水下拖曳链进行水动力分析,并计算拖曳链的流阻力系数,与试验数据进行对比,确定仿真分析与实测数据的相对误差,证明采用CFX软件对拖曳链进行水动力分析是有效可行的。

用于拖曳阵的多连杆稳定翼锁紧装置设计

拖曳式发射阵收放时,在拖体单侧操作会有拖体主体与稳定翼双侧锁紧和解锁问题。为此,设计了一种多连杆稳定翼锁紧装置。经工程应用验证,该装置操作便利,锁紧可靠,可保证拖体在水下的安全稳定拖曳。