20~40kHz压电圆管换能器设计及测试

提出了一种水声测量领域常用的压电圆管换能器的设计,并应用有限元方法对压电圆管换能器进行研究。利用有限元分析软件ANSYS建立了圆管换能器的有限元模型,旨在优化换能器结构,分析换能器振动特性、电导特性和辐射特性。在此基础上,设计和制作了一个宽带无指向性圆管换能器.结果表明:换能器工作带宽为20~40 kHz,发射电压响应最大值为142 dB,发送电压响应起伏不超过±5 dB,具有良好的水平无指向性的发射性能。     

水声信道高速率数据传输的换能器研制

在复杂的水声信道中 ,实现高速率的数据传输 ,水声换能器的带宽是一个重要的技术问题。实验中 ,为了拓宽换能器的带宽 ,我们利用圆柱形压电换能器的径向振动与液腔振动相耦合原理研制自由溢流式换能器和利用纵向振动与前盖板弯曲振动相耦合原理研制纵向振动复合棒换能器。本文介绍适应于复杂的水声信道中 ,进行高速率数据传输的两种宽频带换能器的研制     

多孔结构换能器等效质量的计算方法

利用多孔结构增加换能器频带宽度,是换能器设计方面的一个新的理论问题。本文指出,换能器辐射块钻孔引起等效质量的减少,是导致频带变宽的主要原因。 对园台形辐射块钻孔的换能器,用一般解析法求其振速分布是困难的。本文采用有限元方法求其振速的数值解,并算出了换能器的等效质量及带宽变化。该计算方法同样适用于辐射块前端或中间沿轴向钻孔的复合式和夹心式压电换能器等效质量的计算。     

多孔结构换能器等效质量的计算方法

利用多孔结构增加换能器频带宽度，是换能器设计方面的一个新的理论问题。本文指出，换能器辐射块钻孔引起等效质量的减少，是导致频带变宽的主要原因．对园台形辐射块钻孔的换能器，用一般解析法求其振速分布是困难的。本文采用有限元方法求其振速的数值解，并算出了换能器的等效质量及带宽变化。该计算方法同样适用于辐射块前端或中间沿轴向钻孔的复合式和夹心式压电换能器等效质量的计算。     

高频宽带发射换能器的研制

在水声领域中 ,宽频带换能器是一个极其重要的研究方向。许多学者利用压电陶瓷圆柱各种振动模式的耦合 ,研究设计出各种类型的宽带换能器。Ｍｃｍａｈｏｎ１９６４年采用开口式压电陶瓷圆管 ,利用液柱共振频率与圆管径向共振频率相耦合设计宽带自由溢流式换能器。袁易全１９８３年 ,利用有限长压电薄圆管的径、长耦合设计宽频带发射换能器。上述学者均是对低频宽带换能器进行研究。在作者承担的利用超声波辐射提高海水鱼类精子受精能力的研究课题中 ,需要应用水平方向性均匀、高频宽频带发射器。为此 ,通过合理地设计换能器的结构尺寸 ,采用…     

南黄海砂质海底反向声散射测量（6-24 kHz）

在南黄海某一典型的砂质海底区域,采用全向性声源和全向性接收水听器开展了频率范围为6-24 kHz的海底反向声散射测量。测量结果表明,在避免海面散射干扰并满足远场条件的情况下,本次实验获得了掠射角范围为18~80°的海底反向声散射强度,其数值为-41.1~24.4 dB。在有效掠射角范围内,声散射强度总体上随掠射角的增大呈现出增大趋势,但对于不同的频率,其变化趋势有所不同,反映出不同的散射机理。在20°、40°和60°掠射角处,在6-24 kHz的频率范围内反向声散射强度总体上呈现出正相关的频率依赖性,其线性相关斜率分别为0.2229 dB/kHz、0.5130 dB/kHz、0.1746 dB/kHz。在最大掠射角80°处,反向声散射强度未呈现出明显的频率相关性。     

脊加载曲折波导行波管注波互作用的线性理论研究

提出了一类新型毫米波大功率微波器件——脊加载曲折波导行波管,推导出了引入电子注后的"热"色散方程.通过数值求解此方程,研究了加脊尺寸和电子注参数对小信号增益影响.计算结果表明:通过适当的尺寸设计和工作参数的选择,此结构在Kα波段具有18.51%的3 dB增益带宽和1.15 dB/周期的增益;相比于常规曲折波导结构,脊加载结构在保证一定带宽的情况下,具有更高的增益和电子效率;为了进一步提高增益,可以适当增加脊宽度和高度,也可在一定范围内增加电子注电流.     

一种水声换能器基阵仿真研究

文中以RDI公司生产的声相关海流剖面仪换能器基阵为例,推导了发射换能器基阵的简洁的表达式,方向图仿真结果与理论分析相一致。     

可变角度换能器在海底沉积物声学原位测量应用的探讨

海底沉积物的声学测量是海底测深的关键技术之一,应用于海底地形地貌测量、海洋矿产资源开采和海底工程建设等。海底沉积物声学测量方法中的原位测量方法可以避免保真采样法的强扰动性和遥测法的准确度、精度及灵敏度的不确定性等缺点,如何改进原位测量系统渐成为海底探测的研究热点。通过分析现有海底沉积物原位测量设备测试换能器的工作原理,针对垂直压入方式换能器测量深度有限,提出了一种通过改变换能器压入沉积物的角度来增加测量深度的方法。在理论上论证出在不低于换能器接收阈值时,测量深度随着掠射角的增加而增加。在不增加压入深度的前提下提供了一种增加测量深度方法。     

不同频率条件下海月水母目标强度测量及分析

为获得海月水母不同频率下声学特征,在水池条件下,运用鱼探仪对海月水母开展目标强度（TS）测量实验。结果表明：伞径约为10 cm海月水母,姿态角在60°～90°时,单频（120 kHz）条件下,目标强度测量值为–66～–63 dB,接近高通液球模型;宽频（90 kHz～170 kHz）条件下,目标强度测量值为–61～–59 dB,接近Mutlu目标强度和伞径的关系式模型。并进一步分析了相同伞径水母目标强度测量值产生差异的原因,研究结果将为核电站冷源致灾生物的浅海宽频探测提供参考。