Novos desenvolvimentos Piezo Cerâmica usados ​​nos transdutores de sonar subaquáticos (2)

A fim de melhorar o desempenho de detecção de sonar passivo, a pesquisa desenvolveu um hidrofone de vetor que pode receber e utilizar parâmetros escalares (pressão sonora) e parâmetros de vetor (velocidade de vibração) no campo de som, fazendo uso total das informações no campo de som . Os hidrofones de vetor e suas tecnologias de processamento de sinal correspondentes estão entre as novas tecnologias que estão sendo desenvolvidas atualmente. A aplicação de hidrofones de vetor no sistema SURTASS resolve o problema do borrão lateral esquerdo e direito. É usado a matriz de linha de arrasto de hidrofone de vetor para estudar sistematicamente a atitude, arrastar velocidade e fluxo de fluxo do hidrofone de vetor para detectar o hidrofone de vetor. O desenvolvimento de hidrofones de vetor basicamente alcançou serialização estrutural e utilidade funcional que pode atender a diferentes requisitos de engenharia. Várias unidades começaram a pesquisa nesta área. Após uma década de pesquisa e introdução de tecnologia, eles também começaram a se mover em direção ao estágio prático de engenharia. Em termos de forma estrutural, o hidrofone de gradiente de pressão sonora também é chamado de hidrofone de velocidade de vibração, e pode ser dividido em uma hidrofona de pressão sonora dupla, um tipo de pressão diferencial e um tipo esférico de homogeneização. O tipo de hidrofone duplo som é diretamente composto de dois hidrofones de pressão sonora, e o tipo de hidrofone de pressão de pressão sonora tipo fixo tem uma caixa fixa, e o duplo laminadoCerâmica piezoelétrica de hemisfério piezosão fixados no invólucro externo e a pressão é fixa. A placa elétrica é submetida a flexionar a vibração sob a ação de um gradiente de pressão sonora na direção da espessura. Os componentes sensíveis são colocados em três direções ortogonais e têm o mesmo centro de fase, que constitui um hidrofone de vetor tridimensional. Após a hidrofone de pressão sonora e o hidrofone de vetor são estruturalmente integrados, o todo é esférico, e a flutuabilidade na água do mar é zero. O hidrofone de vetor composto da mesma vibração (doravante referido como hidrofone de vetor) é construído, e os sinais de saída dos dois são processados. O hidrofone de vetor de co-vibração não toca na água, e o sensor responde à pulsação geral do sensor, exigindo instalação gratuita. Por exemplo, hidrofone de vetor com uma faixa de freqüência de operação de 20Hz para 6000Hz e MP = -180DB. Além do hidrofone de vetor de co-vibração, há também um tipo de pressão diferencial. O hidrofone de vetor de pressão diferencial contata a água média e responde não ao movimento total do sensor, mas também para a faixa de alta freqüência. A direcionalidade do hidrofone de vetor é em forma de cosseno. Afiação de feixe direcional unidirecional e rotação eletrônica do feixe podem ser alcançadas para obter orientação. A frequência de operação do hidrofone de vetor pode variar de algumas centenas de Hertz a várias dezenas de quilohertz. Após o processamento de sinal, o fluxo de energia sonora pode suprimir o ruído em 10-20dB em comparação com a energia do sinal de pressão sonora. O hidrofone de vetor único tem uma precisão de orientação de ± 2 ° e pode ser de até 1 ° após tratamento especial.

Transdutor de cerâmica piezoelétrico.

Já em 1978, é proposto uma fase cerâmica de piezo e um material estrutural ligado a fase polimérica. Este material tem um coeficiente de piezelétrico hidrostático particularmente alto em comparação com a cerâmica piezoelétrica e é muito maior do que a cerâmica piezoelétrica PZT, tornando-a ideal para aplicações de águas profundas. Sua impedância característica é pequena, é fácil combinar com a água, largura de banda de freqüência, e suas características também podem ser ajustadas por alteração da proporção de cerâmica piezo. Até agora, dezenas de materiais piezoelétricos compósitos foram desenvolvidos. Entre eles, os 222, 123 e 023, 321 Materiais compostos de duas fases são geralmente considerados a futura conversão de sonar mais promissor. O material composto 023, que é feito de material de pó cerâmico e borracha, é chamado de borracha piezoelétrica. Tem a suavidade e flexibilidade de borracha, que é 20 vezes a de cerâmica piezoelétrica comum, que é equivalente a PVDF. Essas vantagens tornam adequado para hidrofones superficiais. A borracha piezoelétrica é fácil de fazer alguns milímetros de espessura, que é sua vantagem sobre o PVDF. A pesquisa sobre materiais piezoelétricos compósitos nanoestruturados também foi realizada. É um processo no qual cerâmicas piezoelétricas são processadas e depois infundidas em materiais piezoelétricos compostos. Outro método é processar cerâmicas piezoelétricas em pós. É então sinterizado e formado com outros materiais. Esta área de assunto está atualmente em estudo. Os sistemas de materiais desenvolveram com sucesso um módulo de hidrofone composto em larga escala com um tamanho padrão de 250 × 250 mm. Também desenvolveu um modelo 123Transdutor composto piezoelétricoMatriz para uso em nova coleção elétrica de torpedos elétrica e bases vocais.it também desenvolveu uma coluna cerâmica de piezo conectado e módulo de hidrofone de superfície composto epóxi, o tamanho é 100 × 180mm e constitui uma matriz de linha larga de 18 elementos Com um comprimento de matriz de 1. 9m e uma largura de 200 mm a 60kHz. A seguinte sensibilidade de banda larga é maior que -190dB e a flutuação é menor que 2dB. Tanto a teoria quanto o experimento provam que o material compósito pode aumentar a resposta de emissão e receber sensibilidade por 3DB ~ 5dB devido ao efeito de supercharging do material polimérico. Depois de adicionar a capa dura, o efeito é mais óbvio e pode ser melhorado por 10dB.

A fim de melhorar a capacidade de interferência de ruído de turbulência da superfície anti-navio de array lateral do bordo, uma hidrofona de grande área é usada no selo de matriz lateral de bordo de acordo com as características do raio relacionado ao ruído. O filme piezoelétrico PVDF é um material piezoelétrico ideal para fazer hidrofones de grande área. É leve em textura, flexível e fácil de fazer uma forma curva. Um hidrofone de grande área foi produzido com um filme de PVDF de uma área de 200 × 300 × 0,2 mm e a sensibilidade é de cerca de -200 dB na faixa de frequência de várias centenas de Hertz a 4 kHz. Além dos filmes piezoelétricos PVDF, na década de 1990, foi desenvolvido um novo material de filme piezoelétrico PVDF-TRFE (VF2). O que é um copolímero de polímero feroelétrico formado por fluoreto de polivinilideno (PVDF) e poltrifluoroetileno (TRFE) e é modificação de radiação eletronicamente. Este novo material tem o potencial de resolver os problemas de estabilidade de temperatura e pressão dos filmes piezoelétricos de PVDF e problemas do modo lateral, e a sensibilidade também é ligeiramente melhorada.

De 1997 a 2000, o Instituto de Cerâmica e a Universidade Xi'an Jiaotong se desenvolveu sucessivamente uma espécie de material de cristal único de tensão de ferro relaxado, referido como PMN2pt e Pzn2pt. Este material tem uma melhoria maior na densidade de armazenamento de energia, coeficiente de acoplamento eletromecânico, constante dielétrico e semelhantes do que a cerâmica piezelétrica comum, e tem polarização residual e não requer um viés de DC. Os parâmetros de desempenho do PMN2pt são dados. Foi classificado como um avanço raro e excitante na década desde o advento de cerâmica piezoelétrica na década de 1950 por revistas como ciência e natureza. No entanto, ainda há deficiências como baixa resistência à tração mecânica e várias complexidades com temperatura, frequência e campo elétrico, e o custo é muito alto. É feito um transdutor de alta potência de baixa frequência do tipo IV, que é de 5 dB mais alto que o transdutor com a mesma estrutura feita de material PZT28. Uma parte do corpo ferroelétrico do PMN2x precisa de um campo elétrico polarizado DC para ser usado como material emissor de alta potência.