Pesquisa progresso e desenvolvimento de oportunidades de tecnologia de transdutor acústico subaquático (2

Progresso de pesquisa de transdutores de águas profundas

O espaço do mar profundo é as novas alturas comandantes da competição militar marítima atual. Um dos objetivos estratégicos marinhos do meu país é se mover em direção a azul profundo. O desenvolvimento de equipamentos acústicos profundos promove avanços contínuos em pesquisa de transdutores de águas profundas. Entre os transdutores de baixa frequência introduzidos na seção 1.1 deste artigo, o transdutor de disco curvo e o transdutor de anel de acoplamento do feixe de tubo com estrutura de cavidade de transbordamento também são exemplos de design de transdutores de águas profundas. Eu não vou repeti-los aqui, mas introduzir alguns típicos. Os novos resultados de pesquisa de transdutores de águas profundas.

A figura 7A mostra os dois principais Helmholtztransdutor acústico subaquáticoestruturas usando excitação final e excitação intermediária. Estudo teórico da frequência de ressonância da cavidade líquida sob condições de parede elásticas é realizada. A Figura 7b mostra o transdutor de banda larga de baixa frequência de baixa frequência projetado usando transdutor de tubo de transbordamento como fonte de excitação. O transdutor Janus-Helmholtz de baixa frequência e alta potência projetado na Fig. 7C; Também é estendendo o cilindro da cavidade do transdutor Janus-Helmholtz em direção à frente da radiação do pistão, uma nova cavidade líquida é formada na boca do radiador de Janus. O transdutor Janus-Helmholtz multi-cavidade (Figura 7D) permite que o transdutor tenha uma banda de freqüência de trabalho mais ampla. A Figura 7E mostra o transdutor de águas profundas de anel projetado para uma comunicação acústica subaquática. O design utiliza o efeito de acoplamento da ressonância da cavidade líquida e a vibração radial circular para alcançar as características operacionais de banda larga. A Figura 7F mostra a diretividade de meia-espaço projetada do transdutor de banda larga de águas profundas do anel de transbordamento. A base de metal é usada para melhorar a diretividade vertical do transdutor e suprimir a radiação traseira. O transdutor longitudinal de banda larga de águas profundas projetado na Figura 7g. O transdutor usa o acoplamento de vibração longitudinal e vibração de flexão da capa frontal para obter a operação de banda larga. O transdutor é encapsulado em um alojamento resistente à pressão da liga de titânio, e a caixa e o transdutor são preenchidos com óleo de silicone. , Através do dispositivo de balanço de pressão para atingir o trabalho de água profunda.

Figura 7 transdutor de águas profundas

1.4 Progresso de pesquisa de hidrofone de vetor

Com a maior atenção às pessoas para a informação do vetor do campo de som e a importância deHidrofone de vetorA pesquisa, a tecnologia de hidrofone de vetor continua a se desenvolver e se tornou um dos hotspots de pesquisa internacional nos últimos anos. No século 21, a pesquisa de aplicação de hidrofone de vetor do meu país é a mais ativa. De acordo com os resultados estatísticos no final de 2014, quase metade das conquistas acadêmicas no campo dos hidrofones de vetor internacional e suas aplicações vieram do meu país. Aqui está uma breve introdução ao recente progresso da pesquisa de hidrofones de vetor.

A estrutura típica de um hidrofone de vetor é um co-modo. O hidrofone de vetor de co-modo é feito encapsulando elementos sensíveis inerciais (acelerômetros de vibração, velocômetros, etc.) em uma concha esférica ou cilíndrica. Seu princípio de funcionamento é baseado nas características de uma esfera ou cilindro rígido que faz um movimento oscilante sob a ação de um campo de som, e é geralmente projetado para zero flutuabilidade (Figura 8A). A teoria e a tecnologia nesta área são relativamente maduros. Hoje em dia, novos tipos de materiais de cristal único piezoelétrico PMNT e Pznt são usados ​​para reduzir o volume do hidrofone, aumentar a sensibilidade e reduzir o auto-ruído. Os hidrofones de vetor são usados ​​principalmente em matrizes baseadas em costa, matrizes rebocadas e matrizes laterais. Hidrofones de vetores de baixa frequência também são usados ​​em medição de ruído ambiente marinho, submersível / bóia e outros sistemas.

Figura 8 Hidrofone de vetor

A Figura 8B é um hidrofone de vetor de coluna de co-vibratória que pode ser instalado fixamente instalado. Seu princípio básico não mudou. Na estrutura, o quadro de suspensão é substituído por uma haste de montagem, e a mola de suspensão é alterada para uma mola de borracha. O cenário de aplicação desta estrutura pode ser estendido para instalação fixa na transportadora de plataformas.

Com o desenvolvimento da tecnologia de processamento micro-eletromecânica (MEMS), a tecnologia MEMS foi aplicada ao projeto e desenvolvimento de hidrofones de vetor. A tecnologia MEMS pode integrar componentes microeletrônicos, como unidades sensíveis, circuitos de controle, circuitos de correspondência de baixo ruído e módulos de pré-processamento de amostragem. Em um, o sinal acústico é convertido em um sinal elétrico. Um modo de trabalho típico é usar um sensor de micro-aceleração como um elemento sensível (Figura 8C), use o princípio do efeito piezoresistive do silicone de cristal único para projetar um chip sensível e desenvolver um vetor de MEMS Cilindrical de Co-vibração 3-dimensional hidrofone. Outro modo de trabalho é baseado no princípio da biônica, imitando o princípio das células sensivelas mecânicas laterais dos peixes para sentir o movimento da água e projetou um hidrofone de vetor de piezoresistive MEMS (Figura 8D).

A hidrofone de fibra óptica é uma das aplicações bem sucedidas da tecnologia de sensoriamento de fibra óptica no campo da acústica subaquática. Mostra as características técnicas de alta sensibilidade, baixo ruído, grande faixa dinâmica e anti-interferência. Nos últimos anos, também foi amplamente utilizado em hidrofones de vetor. Pesquisadores projetaram e desenvolveram um hidrofone de vetor de fibra ótica. A figura 8e é um hidrofone de fibra óptica cilíndrica tridimensional. Com base na grade de Bragg, a unidade de detecção de aceleração e a unidade de detecção de pressão sonora são projetadas, e o hidrofone vector de velocidade de vácio de pressão sonora é desenvolvido. A figura 8F é um hidrofone 3D de fibra esférico. Com base no sistema de interferência de fibra de manutenção de polarização completa, foi desenvolvido um hidrofone de fibra de fibra interferométrica ortogonal 3D foi desenvolvido, que tem uma estrutura compacta e o centro de som coincide em um ponto.

O progresso da pesquisa de transdutores de baixa frequência, transdutores de banda larga de alta frequência,transdutores de águas profundase hidrofones de vetor. Embora os dados coletados não sejam exaustivos, é bastante típico e representativo. Basicamente retrata o esboço da fronteira do desenvolvimento dos transdutores acústicos subaquáticos do meu país. Em comparação com o icônico trabalho de inovação em transdutores em diferentes períodos do mundo, uma parte considerável do trabalho inovador de design no meu país é de vários anos ou até mais de dez anos depois do nível internacional de tecnologia de ponta.

O maior impulso para o desenvolvimento dos transdutores hidroacústicos do meu país vem dos requisitos de aplicação no campo da tecnologia hidroacústica. Em um período em que a força econômica e a força científica e tecnológica do meu país são relativamente fracas, este método de desenvolvimento é o mais eficaz, mas depois de um longo período de tempo, haverá rastreios históricos óbvios, resultando em disciplinas não sistemáticas, séries de produtos incompletas, e fundações teóricas. A situação de tecnologia especializada imperfeita, imperfeita, suporte profissional insustentável e equipe instável de talentos.

Em termos de tecnologia de transdutores de águas profundas, alguns grandes países marinhos já tiveram muitas tecnologias maduras e séries de produtos no século XX. Alguns equipamentos acústicos do mar civil também podem ser exportados para o meu país. No entanto, a demanda por tecnologia de sonar do mar profundo no meu país ainda não era forte até o final do século XX. A tecnologia de transdutor de águas profundas estava quase em um estado em branco naquela época. Nos últimos anos, o país aumentou seu investimento e prestou atenção à pesquisa de teorias básicas e dispositivos básicos de núcleo. Novas conquistas no campo de transdutores acústicos subaquáticos foram emergentes, as capacidades técnicas foram melhoradas ano a ano, e o progresso tecnológico foi notável. Alguns dos resultados da pesquisa listados no artigo anterior são sincronizados com o nível internacional de fronteira, mas a sincronização geral e o impulso abrangente de desenvolvimento paralelo está longe de ser formado, especialmente nas instruções de tecnologia transdutores historicamente curtas e fracas e novas conquistas tecnológicas. É apenas raro, e o desempenho do produto ainda é muito fraco.