Desenvolvimento de transdutor acústico subaquático na aplicação de detecção subaquática

otransdutor acústico subaquáticoA principal ferramenta que usa ondas sonoras para detectar, identificar e localizar alvos subaquáticos ou para comunicar e enviar relatórios subaquáticos. O transdutor é usado para emitir ondas sonoras é chamado de transmissor. Quando o transdutor estiver no estado emissor, ele converte energia elétrica em energia mecânica e depois em energia acústica. Atualmente, os elementos convencionais da matriz do transdutor projetados com materiais piezoelétricos, especialmente transdutores de baixa frequência, têm um grande volume e peso devido às suas características estruturais, que não apenas aumentam o custo de fabricação, uso e manutenção, mas também propõem características especiais para o plataforma. Requisitos e limita a escala e a forma de formação, restringindo assim táticas e indicadores técnicos. Como resolver o problema do tamanho e da forma da matriz acústica, como unificar o desenho estrutural das matrizes de pouca frequência e de alta frequência, e com base na nova estrutura do elemento de matriz, combinando em larga escala Matrizes para melhorar o som Os vários indicadores técnicos da matriz Naji são, sem dúvida, uma necessidade urgente de dar desempenhos ao desempenho de combate da plataforma e armas subaquáticas e melhorar as capacidades de combate subaquáticas do nosso exército.

1 novo tipo de transdutor composto piezoelétrico

Figura 3.1 Elemento de matriz e vista transversal do transdutor composto composto piezoelétrico da lua

Figura 3.2 Elemento de matriz e vista de seção transversal do transdutor de pratos

Tipo moonbud.Transdutor acústico subaquático piezoelétrico(Figura 3.1) e o transdutor composto piezoelétrico do tipo Címbal (Figura 3.2) são os transdutores fleptensionais mais representativos atualmente focados no exterior. Os transdutores compostos piezoelétricos dessas duas estruturas são nomeados após a forma de suas tampas de metal. A cavidade do tampão da extremidade do metal da estrutura da lua é um tipo de broto da lua, enquanto a cavidade da tampa da extremidade do metal da estrutura do prato é um tipo do prato, e a cavidade é ar. Eles são todos feitos de um composto de cerâmica metálica e piezoelétrica. Materiais compostos de cerâmica de metal-piezoelétrico são combinados com cerâmica piezoelétrica através de metais em forma de concha, em forma de casca e em forma de capela para alterar a distribuição de estresse dentro da cerâmica, melhorando assim o desempenho de materiais piezoelétricos. Suas principais características são simples design, processamento fácil e baixo custo. O transdutor composto piezoelétrico da lua e o transdutor composto piezoelétrico de pratos mostram um bom desempenho piezoelétrico. Essa estrutura muda a distribuição de estresse da interface cerâmica através da conversão de estresse entre o metal em forma de cap e a interface cerâmica, e torna o material compósito o desempenho piezoelétrico longitudinal e o desempenho piezoelétrico transversal produzem um efeito aditivo, melhorando muito o acoplamento piezoelétrico desempenho DH do material. Entre eles, o DH do material composto da estrutura da lua é 10-20 vezes maior do que a da cerâmica piezoelétrica. A estrutura da tampa pode ser 30-40 vezes maior que a cerâmica piezoelétrica. A comparação de desempenho dos compósitos cerâmicos e cerâmicos metalelétricos em forma de lua de lua e em forma de cap e piezoelétricos são mostrados na Tabela 3.1.

2 transdutor de pratos

Figura 4.1 Vista seccional da estrutura básica do elemento de matriz do transdutor de pratos

Figura 4.2 O deslocamento radial do chip cerâmico do elemento da matriz do prato é transformado no deslocamento na direção da espessura da tampa de metal

Estrutura do elemento da matriz: A estrutura básica do elemento da matriz é mostrada na Figura 4.1. É formado pela ligação de dois pedaços de folha de metal carimbado em uma forma pratos e uma folha cerâmica piezoelétrica. O material da folha de metal pode ser liga de titânio, latão, aço de liga, etc. O uso de liga de titânio como material de metal pode fazer com que o elemento prato tenha maior resistência à pressão da água. Para o diâmetro do elemento dp = 10mm, oTransdutor acústico subaquático de pratospode suportar a pressão a uma profundidade de 600 metros. No entanto, materiais de liga de titânio são mais caros do que materiais de latão e liga de liga. Portanto, materiais de liga de titânio são relativamente limitados quando a profundidade da água não é considerada. Comparado com materiais de aço de liga, elementos de matriz de bronze têm melhores propriedades piezoelétricas quando são aplicadas simultaneamente aos elementos da matriz de pratos. Os materiais de cerâmica piezoelétrico também incluem principalmente PZT-4, PZT-8 e PZT-5. Quando os transdutores de pratos são usados ​​como transdutores de transmissão, a cerâmica piezoelétrica PZT-4 e PZT-8 são comumente usadas como transdutores de recebimento. Quando usado, a cerâmica piezoelétrica PZT-5 é comumente usada. Princípio de funcionamento: Quando a tensão é aplicada aos dois pólos do elemento da matriz do prato, a cerâmica piezoelétrica produzirá vibração longitudinal e lateral. A vibração longitudinal da cerâmica piezoelétrica faz com que as duas placas de metal do elemento da matriz produjam diretamente o deslocamento longitudinal; O deslocamento lateral faz com que a folha de metal comprima ou se expanda na direção radial. Devido à forma especial do prato, isso também causa o deslocamento longitudinal da parte superior da folha de metal, conforme mostrado na Figura 4.2. Tanto o deslocamento longitudinal e radial da cerâmica piezoelétrico fará com que a tampa de metal produza um deslocamento longitudinal, e o resultado da superposição dos dois deslocamentos é o deslocamento da tampa de metal, que resulta na amplificação do deslocamento de a tampa de metal.

3 características e perspectivas de aplicação de pratosTransdutor acústico subaquático piezoelétrico

3.1 Características do transdutor piezoelétrico de pratos

1) O elemento da matriz é pequeno em tamanho, alto na pressão estática e coeficiente piezoelétrico, fácil de combinar com o meio de água, e tem uma largura de banda muito grande; Entre eles, o design de elementos de array côncavos e o design especial de balanço hidrostático são usados ​​para quebrar através do limite de profundidade de trabalho da matriz básica.

2) Fornecer um tipo de sensores acústicos e arrays abrangente aplicáveis ​​para plataformas subaquáticas e armas subaquáticas. Este tipo de matriz acústica é pequeno em tamanho, luz em peso e tem uma ampla gama de aplicações. Alegar.

3) Devido às características pequenas e leves da nova matriz do prato, pode ser montada em larga escala.

4) Use a teoria do design do elemento de matriz de pratos e software especial para unificar a estrutura de matriz de cada faixa de frequência em uma estrutura de pratos de várias escalas, para que cada banda de freqüência possa ser otimizada e desenvolvida

Também evita testes desnecessários e tediosos e forma um novo design e método de desenvolvimento de pratos e unificados. Usando este método, além de desenvolver produtos com freqüências de operação semelhantes, novos elementos de array de baixa frequência e de alta frequência e matrizes básicos que funcionam em diferentes bandas de freqüência também serão desenvolvidos.

3.2 perspectivas de aplicativos

1) Comunicação subaquática: Porque o transdutor de sonar de pratos tem as características de tamanho pequeno, peso leve, fácil implantação, alta sensibilidade, etc., os elementos de matriz de sonar pratos podem ser formados em uma matriz linear para comunicação subaquática, ou como a subaquática A unidade do sistema de comunicação estabelece uma rede de comunicação subaquática para realizar uma comunicação subaquática de área grande e longa distância, e pode alterar instantaneamente a posição de defesa subaquática de acordo com as necessidades de combate, tornando a comunicação subaquática rápida e flexível.

2) Usado para orientação do torpedo: A SONAR CYMBAL tem alta sensibilidade de recebimento. O Cymbal Sonar pode ser aplicado a torpedos passivos para realizar o rastreamento e a orientação do torpedo.

3) Usado para SONAR de Recebimento Submarino: Os elementos da matriz de sonar pratos podem ser formados em uma matriz comum, que pode ser organizada na cabeça ou no lado do submarino para executar as funções de detecção e posicionamento.

4) Outros: Pode ser usado como sonar de reboque, SONAR SONAR, Mergulhando Sonar, etc.