高频宽带换能器研究

主要研究高频换能器的匹配层技术，通过匹配层技术拓宽换能器的频带，首先利用等效电路法分析高频匹配层换能器，其次通过Matlab仿真分析匹配层材料的密度、声速、厚度变化对换能器电声参数性能的影响，进而对其电声性能进行优化设计，最终制作出一高频宽带换能器。通过实验测得结果与仿真结果基本一致，实验测得换能器的最大发送电压响应为178dB，工作频带为260～370kHz，带内发送电压响应起伏为-3dB，300kHz时换能器指向性-3dB开角为6．5°。

管梁耦合宽带换能器

对一种管梁耦合宽带换能器进行了研究,通过在圆环换能器中加入弯曲梁组成管梁耦合结构,增加有效工作模态,利用多模谐振耦合优化设计,可使换能器的工作带宽向低频大幅扩展.理论计算与实测结果均表明,管梁耦合换能器具备频带宽、功率大、尺寸小、深水性能好等特点,兼具圆环换能器与弯张换能器的优势,工作性能优良,设计灵活多变.

匹配层水声宽带换能器性能分析

为了提高现代鱼雷的作战性能,适应复杂环境,研制了宽带自导系统,旨在提高声纳基阵的整体性能。本文采用了有限元分析方法,借助ANSYS软件设计了匹配层水声宽带换能器,通过调整匹配层的声速、密度及厚度,分析了该类换能器的性能,包括换能器谐振频率、发送电压响应、自由场电压接收灵敏度以及收发频带宽度等,并对其结构进行了优化。研制了匹配层水声宽带换能器并进行了水池试验,对比分析了理论设计与试验结果,其测试结果与计算结果具有较好的一致性。本文研究可为声纳基阵设计提供借鉴。

水声宽带换能器匹配技术研究

低频宽带大功率换能器是现代水声发展的一项关键技术。换能器与功放匹配是宽带大功率水声发射的关键技术之一。本文对一种宽带大功率匹配网络进行了设计分析 ,通过该匹配网络可改善宽带匹配效果 ,同时拓宽工作频带。

穿孔宽带换能器等效质量与孔尺寸关系研究

利用一维设计理论,由能量守恒原理推导出穿孔宽带换能器在某一参考面的等效质量表达式,研究了等效质量随穿孔尺寸变化的关系.结果表明:等效质量与穿孔尺寸有关,但并不是孔的尺寸越大换能器等效质量越小.孔深不变时,等效质量随孔径的增加而减小.而孔径不变时,等效质量随孔深的增加先减小后增加.

宽带换能器基阵的计算机辅助设计

宽带换能器基阵的计算机辅助设计杨瑞科，陈启敏，魏忠仁（陕西师范大学物理系、声学所西安·７１００６２）１前言换能器（或基阵）是超声及水声设备中必不可少的关键部件，且是声学检测设备区别于其它设备的主要标志。由于换能器向着大功率、高指向性、宽带等方向发展，...

3种辐射头水声宽带换能器设计及布阵技术应用

为了充分利用声纳的布阵空间,增加辐射面积,从而提高声纳基阵的整体性能,采用了有限元分析方法,借助ANSYS软件设计了圆形、方形和六边形辐射头水声宽带换能器。在辐射面积、压电元件和长度等要素相同的条件下,仿真计算了3种不同形状的辐射头对水声宽带换能器谐振频率、发送电压响应、自由场电压接收灵敏度和收发频带宽度等性能的影响,并对结构进行了优化;研制了3种不同形状辐射头换能器并进行了水池试验,测试结果与计算结果具有较好的一致性。最后,在声纳开窗尺寸相同的情况下,对3种换能器的布阵效果进行了研究。

采用匹配层的超宽带换能器实验研究

本文在理论计算和分析的基础上对换能器的匹配层材料及工艺进行了大量的实验探索,单个振子的Q_M值作到1.5以下,与理论计算值接近。通过布阵研究,已制作成性能优越的宽带阵。

双激励宽带换能器的有限元设计

有限元法在工业产品的开发、设计过程中都极大地提高了效率和质量,换能器的设计优化也不例外。本文利用有限元ANSYS软件对双激励宽带换能器在水中的导纳、电压发送响应等进行数值仿真计算,并结合实物给出测量值,结果表明有限元在声场计算方面可以获得较理想的解。

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。

匹配层宽带换能器发射性能的有限元优化分析

对匹配层换能器拓宽频带的机理进行了分析,利用有限元优化技术对匹配层换能器的发送电压响应进行了设计,得出最佳设计参数,按此制作的换能器,测试性能与理论预测吻合较好。

冻土测试用1-3、2-2复合宽带超声换能器及其系统

本文研制成功一种冻土测试用 ５００ ｋＨｚ纵波、横波 １－３、２－２复合宽带换能器．其灵敏度高、频带宽，声阻抗低，很适于冻土力学特性测试．文中介绍了换能器的结构及相应测试系统特性，并仅以１０ｐｓ的延时时间和在零度以下气温的条件下，实测了多种含水量冻结兰州黄土试块的纵、横波声速．

冻土纵、横波宽带超声换能器的研制

根据冻土弹性波测试的要求，研制了一种冻土测试用的 ５００ ｋＨｚ纵波、横波复合宽带超声换能器，其性能具有灵敏度高、频带宽、声阻抗低的特点，适用于冻土力学特性的测试．文章介绍了它的结构及相应系统特性，并以１０ｐｓ的延时时间精度，在零度以下气温条件下，实测了不同含水量及负温冻结兰州黄土试块的纵、横波速，获得了好的结果．

双激励宽带水声换能器理论研究

如何有效提高水声换能器的工作带宽一直是水声界关注的热点,本文从理论上探讨了一种拓展水声换能器带宽的方法,对该类型水声换能器带宽影响较大的因素进行了详细的分析。仿真结果表明,通过调整中间质量块和后质量块的材料与尺寸可以有效地改善换能器的发射电压响应带宽。比较了有限元方法与传统一维(1D)等效电路方法,结果表明,传统1D等效电路方法也可以用来设计这种换能器,同时给出了设计该型宽带换能器的规律,对换能器设计人员有一定的参考价值。

一种宽带纵振换能器

介绍一种宽带纵振换能器，利用换能器的纵振模态和前盖板弯曲振动模态的耦合，使发射电压响应．3dB带宽达到了一个倍频程。

冻土纵、横波复合宽带超声换能器系列研制

根据冻土弹性波测试的要求 ,本文研制成功一种冻土测试用 2 5 0kHz、5 0 0kHz和 1MHz系列的纵波、横波复合宽带超声换能器 .这种换能器具有灵敏度高、频带宽、声阻抗低的特点 ,适于冻土力学特性测试 .作者介绍了它的结构及相应系统特性 ,并以1 0ps的延时时间精度 ,在零度以下气温条件下 ,实测了不同含水量 ( 7%、1 0 %、1 6 %、2 2 %和 2 5 % )及负温 ( - 2℃、- 4℃、- 6℃、- 8℃、- 1 0℃、- 1 2℃、- 1 4℃、- 1 6℃、- 1 8℃和 - 2 0℃ )冻结兰州黄土试块的纵、横波速 ,获得了较好的结果 .

圆管-线圈耦合宽带发射换能器有限元分析

圆管型换能器是水声中常见的一种发射换能器。为拓展工作频带,工程上可通过改进电端,将压电圆管与密绕线圈相串联来激发电路谐振,从而增加带宽,但有限元仿真中压电元件和电磁线圈无法直接耦合在一起。因此,针对圆管-线圈耦合换能器的仿真分析难度较大,该文提出了一种压电-电磁混合有限元仿真方法,通过在压电模型中增加电路接口,利用电磁仿真提取线圈的电感和电阻值,并赋予电路接口中相应元件,使压电元件和电磁线圈耦合在一起,进而实现整体性能仿真分析。仿真与实测结果显示二者物理规律相吻合,验证了所提出仿真方法的有效性。

1-3型压电复合材料宽带水声换能器研究

1-3型压电复合材料换能器具有重量轻、声阻抗率低等优点,复合材料换能器带宽的拓展一般采用匹配层的方法。采用厚度振动模态理论、横向模态理论和有限元方法对1-3型压电复合材料换能器进行研究,应用ANSYS软件建立换能器的有限元模型,然后进行结构优化,最终制作了一个利用厚度振动模态和一阶横向模态的13型压电复合材料宽带换能器,其工作带宽为190～390 kHz,发送电压响应起伏不超过±2dB。研究结果表明:利用厚度振动模态和一阶横向模态可以拓展1-3型压电复合材料换能器的带宽,同时也给出了一种高频换能器实现宽带发射的方法。

一种宽带水声换能器匹配方法的研究

低频、宽带、大功率水声发射系统是现代水声技术发展的方向,也是匹配技术的难题.本文给出一个简易的匹配网络,通过理论和试验验证,基本可以达到宽带发射系统的要求,从而对宽带换能器匹配的工程实现有一定的借鉴意义.

低频宽带纵弯换能器设计

本文介绍了一种利用纵向振动和前盖板弯曲振动耦合的宽带换能器设计方法,制作了发送响应带宽在2.8kHz到7kHz的低频宽带换能器。