Технологические инновации в разработке подводных акустических преобразователей (1)

Технологические инновации в разработке подводных акустических преобразователей

70,8% площади поверхности Земли - океан. Огромный океан является крупнейшим домом ресурсов на земле, и океан также является важной позицией для международной военной борьбы. Исследование, разработка и использование океана неотделимы от звуковых волн. Звуковые волны - единственный информационный перевозчик, который может пройти большие расстояния в океане. Исследование и разработка морских ресурсов,Подводная передача передачии навигация по судам, подводное обнаружение и признание целей, мониторинг окружающей среды и натуральныйdПрогнозирование Isaster и т. Д. На все полагаются на подводную акустическую технологию для достижения. Разработка подводной акустической технологии требует поддержки всех видов подводных акустических преобразователей. Миссия подводных акустических преобразователей состоит в том, чтобы передавать и получать звуковые волны под водой, поэтому она называется «Глаза и уши подводного акустического оборудования», которые можно сказать, что являются подводными акустическими преобразователями. Рождение \"H \" знаменует собой начало развития гидроакустических технологий. Технический прогресс гидроакустических преобразователей является важной предпосылкой и основой для быстрого развития гидроакустической технологии (1)

Аподводной акустический датчикэто не простой изолированный предмет, а междисциплинарная техническая область. Тесно связанные предметы в основном включают в себя: физику, материаловая наука, математика, механика, электроника, химия, механическая наука и т. Д., Таким образом Яркое поля субъекта. Срочная потребность в области гидроакустической технологии является прямой движущей силой для развития гидроакустических преобразователей, а разработка функциональных материалов и технологического прогресса является наиболее важной основой для развития гидроакустических преобразователей. На протяжении всей истории развития гидроакустических преобразователей, чтобы в наибольшей степени соответствовать постоянно растущим техническим требованиям в области гидроакустики, соответствующие функциональные материалы постоянно обновляются. Люди провели специальное исследование применения в отношении характеристик различных функциональных материалов и спроектировалиnБыли предложены технологии EW и новые структуры, которые улучшили и улучшили всеобъемлющие технические показатели преобразователя, что позволило бесконечному потоку инновационных результатов исследований для преобразователя. Автор выбирает некоторые типичные примеры исследования преобразователей запуска, анализируют и суммируют инновационные идеи этих исследовательских работ с нескольких разных сторон и надеются предоставить молодым ученым определенное руководство и просветление и активно изучать глубокие аспекты классической исследовательской работы.

1. Технические инновации подводного акустического преобразователя на основе функциональных материалов

В 1915 году Пол Лангевин из Франции и другие использовали передатчик конденсатора и приемник углеродных частиц для проведения подводных акустических экспериментов. Эти два передачи и приемных устройства должны быть примитивными подводными акустическими преобразователями; 1917～1918 Лангевин Чживан спроектировал и улучшил преобразователь кварца. Его вибратор состоит из нескольких пьезоэлектрических кварцевых пластин, зажатых между двумя толстыми стальными пластинами. Эта структура называется преобразователем Лангживана. Поскольку естественный кварц не может удовлетворить постоянно растущую спрос, было обнаружено, что растворимая в воде синтетического пьезоэлектрического кристаллического соли Rochelle оказывает более сильный пьезоэлектрический эффект, чем кварц, но его проблема стабильности ограничивает объем применения, а пьезоэлектричность немного ущерб. Кристаллы дигидрофосфата аммония (ADP), благодаря их относительно стабильным свойствам, широко использовались во Второй мировой войне. В 1920 году магнитострикционный эффект был применен в подводных акустических преобразователях; В 1925 году были разработаны и применены никелевые магнитострикционные преобразователи; В 1931 году углубленное исследование тонких никелевых листов привело к быстрому развитию магнитострикционных преобразователей. И постепенно заменили пьезоэлектрические кристаллические преобразователи; В 1944 году было обнаружено, что керамика барияна имеет сильную пьезоэлектричность после поляризации, и его потеря намного меньше, чем у магнитострикционных материалов. Позже, барий титаната пьезоэлектрической керамики, которые он быстро развивался; Поляризованная цирконатная цирконатная керамика (PZT), обнаруженная в 1954 году, имеет более сильную пьезоэлектричество. По сей день пьезоэлектрическая керамика PZT по -прежнему является основными функциональными материалами подводных акустических преобразователей.

В 1970-х годах доктор Кларк А.Е в Соединенных Штатах разработал гигантскую редкоземельную магнитострикционную тройку Терфенол-Д. Начиная с 1990 -х годов, релаксационные сегнетоэлектрические монокристаллические материалы PZN -PT и PMN с электрическими свойствами высокого напряжения и высокой плотностью энергии были обнаружены один за другим, и были сделаны новые прорывы в исследовании применения этих трех материалов. Этот раздел будет сосредоточен на результатах исследований этих новых функциональных преобразователей материала.

⒈a Новое поколение магнитострикционных материалов и их преобразователей

Новое поколение магнитострикционных материалов включает в себя материалы редкоземельных сплав и редкие металлические сплавные материалы. Гигантский магнитострикционный эффект материалов редкоземельного сплава впервые обнаружился в условиях низкой температуры. Самая высокая магнитострикционная деформация материала TB0,6dy0,4 при 77K составляет 0,65%, а самая высокая магнитострикционная деформация терфенола-D при комнатной температуре составляет 0,25%. Есть документы, показывающие, что был разработан магнитостриктивный двойной продольный преобразователь, управляемый сверхпроводящей катушкой. Редко-земля (тербий-декозийный) сплав-магнитострикции помещается в комнату для кондиционирования воздуха (температура 50-60 тыс.), А охлаждающая башня циркулируется и охлаждается охлаждающей башней холодильника. В комнате сверхпроводящая катушка материала обеспечивает магнитное поле DC и магнитное поле возбуждения для возбуждения магнитострикционного стержня для генерации вибрации растяжения и передачи его из радиационной поверхности поршня через механический переход. Радиационная поверхность поршневого типа толкает среду воды, чтобы генерировать волны давления для излучения. Вакуумная камера предназначена в структуре для изоляции теплопроводности. Внешняя стенка вакуумной камеры представляет собой куполообразную устойчивость к давлению, которая может противостоять давлению 10 атмосфер. Основные технические параметры следующие: резонансная частота составляет 430 Гц, максимальный уровень источника звука составляет 181,4 дБ, а эффективность составляет около 25%. ЭтотПодводной гидрофон датчикусложняет процесс производства, чтобы получить низкотемпературные условия труда. В последние годы люди готовы использовать материал Terfenol-D, который работает при комнатной температуре, чтобы упростить производственный процесс, при этом достигая превосходных характеристик радиации с новой структурой.

Это восьмиугольный преобразователь транс-датчика, управляемый терфенол-D, завершенный Батлером, равный 1980. 16 Редко-земные стержни расположены в двух слоях, а 8 редкоземельных стержней в каждом слое соединены в восьмиугольник через блок перехода в форме клина и образуют Закрытая магнитная цепь, переходный блок соединен с излучающей поверхностью части цилиндра (близко к центральному углу 45 °), а редкоземельный стержень предварительно напряжен через высокопрочные напряженные провода между переходными блоками. Внутренний предварительный предварительный напряжение редкоземельного стержня составляет около 13,8 МПа, и резонансная частота преобразователя в воде при 775 Гц, нелинейное вождение в условиях магнитного поля DC и непредвзятого поля сравнивалось и уровень источника звука. 189,8 дБ в условиях магнитного поля DC BIAS и 196,2DB в условиях нелинейного нелинейного привода были реализованы соответственно.