Новые разработки пьезой керамика, используемая в подводных сонарских преобразователях

Преобразователь является важной частью сонара. С точки зрения истории гидроакустики каждый этап развития подводной акустики неразделима от разработки технологии преобразователей. Поскольку гидроакустические преобразователи играют ключевую роль в подводной акустической инженерии, многие развитые страны сильно инвестировали в исследования. Из истории развития подводного акустического оборудования, с начала Первой мировой войны, преобразователь типа Ланжевина, состоящий изПьезоэлектрическая керамика кристаллыи металлические массы использовались. После многих замены продукта использовались преобразователи. Производительность была значительно улучшена. За последние два или три десятилетия из -за военного спроса, быстрого развития науки и техники, непрерывной разработки и применения новых материалов преобразователя и применения анализа конечных пьезоэлементов при проектировании преобразователя, исследования датчика. Основываясь на классической теории и аналитических методах, появилось много новых концепций и методов. Подводной акустический преобразователь обращается к новому раунду замены продукта. Гигантский магнитострикционный разбавляющий преобразователь, высокопроизводительный электрострикционный пьезо керамический преобразователь, вектор гидрофон, пьезоэлектрический композитный преобразователь, низкочастотный гидрофон PVDF, волоконно -оптические гидрофоны и т. Д. Он представляет собой новейшие разработки в исследовании преобразователя. Из этого аспекта эта статья с нетерпением ждет последних событий подводных датчиков сонара.

Гигантский магнитострикционный датчик

В 1970 -х годах А.Е. Кларк обнаружил, что редкоземельные сплавы обладают супер магнитострикционными свойствами. Эти максимальные штаммы, вызванные магнитострикционными эффектами, в 6-20 раз больше, чем уПьезоэлектрическая трубка датчикИспользуется в подводных акустических преобразователях, а плотность энергии составляет примерно в 10-20 раз, а скорость звука составляет всего от 2/3 до 3/4 пьезоэлектрической керамики, а сравнение производительности между редкоземельным материалом Terfenol2d и обычным пьезоэлектрическим материалом PZT-8 и никель даны. Следовательно, в тех же объемных условиях гидроакустический датчик Terfenol2D имеет резонансную частоту, которая на 2/3 до 3/4 ниже резонансной частоты пьезоэлектрического гидроакустического датчика. Поскольку преобразователь, изготовленный из редкоземельного гигантского магнитострикционного материала Terfenol2D, имеет характеристики большой мощности передачи, небольшого объема, легкого веса и высокотемпературной среды, он получен при развитии низкочастотного, очень низкочастотного акустического преобразователя подводного акустического преобразователя. Адекватное внимание и применение. В 1980 -х годах развитые страны разработали различные датчики редкоземельных элементов и применили их к военному сфере. Швеция успешно разработала изогнутые редкоземельные преобразователи с звуковой силой 151 кВт для шахты. Китай начал исследования в 1990 -х годах, но он добился быстрого прогресса. Они успешно разработали редкоземельные преобразователи изгиба, редкоземельные преобразователи и продольные композитные стержневые стержни и т. Д. (2) Поскольку редкоземельные материалы представляют собой не только магнитный проводящий материал, но также и проводящий материал, когда внешнее магнитное поле изменяется, у потери редкоустремленного тока будут генерироваться потери Eddy, а потери будут большими на высоких частотах. По сравнению с пьезоэлектрическими керамическими преобразователями, гигантские магнитострикционные преобразователи должны решать такие проблемы, как магнитное смещение, предварительное напряжение, потери вихревого тока и компенсация глубокой воды. В настоящее время есть некоторые решения этих недостатков. Для решения проблемы хрупкого материала и больших потерь вихревого тока изучается гигантский магнитостриктивный материал GMPC, порошкообразной терфенол 2D, смешанный связующие материалы, прижатый и образован с помощью металлургии порошка. Для проектирования гигантских магнитострикционных преобразователей это выгодное решение для полного использования своей большой деформации и высокой плотности энергии в качестве источника возбуждения изгибного преобразователя. Его можно использовать, чтобы сделать различные низкочастотные, небольшой объем и высокий преобразование мощности. Правильный выбор магнитного смещения, предварительного стресса и методов применения редкоземельных гигантских магнитострикционных материалов оказывает большое влияние на производительность преобразователя. Как правило, магнитное смещение выбирается в 1/3 значения магнитострикционного насыщения, а предварительный стресс выбирается от 7 МПа до 10 МПа для получения большой выходной мощности.

Волоконно -оптический гидрофон

В конце 1970 -х годов началась волоконно -гидрофонная технология. Волоконно-оптический гидрофон обладает преимуществами высокой чувствительности, сильной антиэлектромагнитной помехи, большой динамический диапазон, небольшой размер и легкий весPZT4 Пьезоэлектрическое полушариеАнкет Поэтому технология была высоко ценилась, как только она родилась, и она считалась одной из ключевых технологий национальной обороны. После более чем 20-летнего развития волоконно-оптическая гидрофоновая технология добилась значительного прогресса в развитых странах, и были введены различные волоконно-оптические гидрофоны. Они завершили систему мониторинга подводных подводных подводных лодок с полностью волокном, массив линий, массив подводной лодки и так далее. В частности, успешное развитие твердотельных лазеров открыло огромный мир применений для оптических волокон. Технология волокон-оптической гидрофона также имеет хороший старт. Эффективность прототипа блока была близка или достигла международного уровня, и было проведено исследование технологии волоконно-оптической гидрофона. Проникновение исследований сонар в лазерной технологии, несомненно, откроет новую страницу в исследованиях Sonar. Все виды волоконно -оптических гидрофонов спроектированы в соответствии с эффектом звуковой волны, чтобы сделать фазовую модуляцию или интенсивность модуляции волоконного света. Волокно делится на многомодовое волокно и одномолосное волокно. Волоконно -оптический гидрофон в основном изготовлен из одномодового волокна. Тип интерферометра и тип модуляции интенсивности света. Под действием звукового давления напряжение генерируется в ядре оптического волокна, чтобы вызвать изменения показателя и длины преломления. Эти два изменения вызывают фазовую модуляцию лазера, распространяющегося в оптическом волокне. Фаворийный гидрофон типа интерферометра состоит в том, чтобы использовать волокно, которое влияет на звуковое поле в качестве чувствительного волокна, а другое отделено от поля звука. Волокно с фиксированной разностью фаз используется в качестве эталонного волокна, которое помещается на рычаги интерферометра, и фотоэлектрический преобразователь. После синтеза, интерференция образуется на поверхности полученного фотоумножителя, и обнаружена акустическая информация. Поскольку длина волны света очень мала, небольшая напряжение сигнала, вызванное звуковым давлением. Гидрофон типа волокна особенно высок. Технические характеристики, достигнутая волоконно -оптическим гидрофоном волоконного интерферометра, заключается в следующем: чувствительность к получению напряжения: - 140 дБ (0db = 1 В / μpa) Фазовая чувствительность: 2. 56 × 10 - 8 рад / μpa. (Волвенье ≤ 3DB). Направленность: всенаправленная (волнообразная ≤ 2. 5db) Среди всех гидрофонов типа интенсивности гидрофон типа решетки является новым, доказанным и эффективным подводным акустическим детектором.

Выход выражается как прямая интенсивность модуляции поля звука падающего. Его основной принцип работы заключается в том, чтобы вызвать относительное смещение двух решений между постоянным источником света и приемником света под действием звукового поля, и интенсивность получения является функцией относительного смещения двух решений, так что, чтобы Звуковое поле можно преобразовать. Для модуляции интенсивности. Сам гидрофон решетки состоит в основном из двух оптических волноводов (или волокнов) с небольшим зазором и апертур в зазоре, которые контролируют коэффициент пропускания, обеспечивают необходимую интенсивность модуляции. Гидрофон обеспечивает все преимущества устройства модуляции прямой интенсивности и является недорогим. Метод решетки может достичь относительно высокой чувствительности, а устройство прост в производстве без какой -либо передовой оптической технологии, и имеет динамический диапазон до 160 дБ и имеет возможность обнаружить смещение, вызванное звуком менее 0,01 А Кроме того, из -за гибкого выбора плотности решетки, смещения, оптической мощности и гидрофоновой структуры существует большая гибкость в конструкции чувствительности, динамического диапазона, размера и диапазона частот работы. Для волоконно -оптических гидрофонов шумом выстрела, вызванным колебаниями тока на фотодиоде, является его основным источником шума и часто называют теоретическим ограничением шума. Кроме того, выравнивание луча, изоляция балки и изоляция вибрации источника оказывает прямое влияние на производительность. Самым большим недостатком волоконно -оптических гидрофонов является большой температурный эффект.