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。     

高频声学仪器底床高度野外测量及室内验证

河口海岸地区底床的冲淤变化是沉积动力学研究主要内容之一,而野外观测是准确获得现场底床冲淤变化信息的关键。本文利用观测近底边界层三维水动力信息的声学三维多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimetry,ADV）对长江口南槽底床高度变化进行了野外测量,为验证野外现场实测数据的可靠性,设计了2个室内试验,并对ADV测量底床高度的可行性进行了验证：试验一对比了人工测量的ADV换能器实际距离底床高度H与ADV自身记录的其换能器距离底床高度h,确定了ADV测量底床高度的范围;试验二利用ADV测量静置的高浊度水体,确定了含沙量对ADV测量造成影响。试验结果表明：①由ADV内部存储的vhd数据文件可以直接获取换能器距离底床的高度,但是这一测量结果存在适用范围,换能器实际距离底床高度H需要满足150 mm≤H≤370 mm;②当换能器实际距离底床高度H <150 mm时,可通过提取pck数据文件获取换能器距离底床的高度;③当换能器实际距离底床高度H>370 mm时,仪器无法获取该数值;④当水体含沙量超过14.36 kg/m³时,ADV测量同样无法获取到换能器距离底床高度信息。     

组合式水声换能器辐射面波节线的计算与分析

对于组合式纵振压电水声换能器，当采取增加它的辐射面积、减小辐射盖板的厚度和降低机械Q值等方法来提高它的辐射功率并展宽其工作频带时，实验观测到换能器的辐射面不再作纯等幅纵振动，而耦合有弯曲振动。因此存在节线区域，它们一般呈圆线状，     

水声换能器

用来在水中进行声电或电声转换的器件。将电信号转换成声信号向水中发射的称“发射换能器”;将接收到的水声信号转换成电信号的称“接收换能器”,又称“水听器”。这种转换通常是利用某些材料的压电效应、磁致伸缩和电致伸缩特性来实现的。在每种情况下,施加某频率的交变电场或磁场就能引起换能器材料在相同频率下的机械振动。与水接触的换能器把类似的振动传送给水而引起声波向外发射。当振动声压引起材料的机械运动,材料又产生一个电压,这个电压被放大,然而在表头上读出并记录下来,或通过扬声器播放出来。用作压电换能器的常用材料…     

侧扫声纳探测的若干问题

根据侧扫声纳换能器的波柬分布特点,论述侧扫声纳拖鱼离海底高度与扫描范围之间的关系,从而掌握了一个简单易行的计算公式;高频与中频侧扫声纳的波束分布特征不同,导致横向分辨率的差异。文中还介绍精确确定拖鱼位置的方法和根据阴影计算海底物体高度的方法。     

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     

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。     

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，换能器辐射盖板钻孔引起等效质量的减小，是导致频带变宽的主要原因。     

组合式水声换能器辐射面波节经的计算与分析

对于组合式纵振压电水声换能器,当采取增加它的辐射面积、减小辐射盖板的厚度和降低机械Q值等方法来提高它的辐射功率并展宽其工作频带时,实验观测到换能器的辐射面不再作纯等幅纵振动,而耦合有弯曲振动。因此存在节线区域,它们一般呈圆线状,称为辐射面的波节线。通过Al_2O_3粉末法可以测量这些波节线的分布及大小。     

PVDF换能器技术在多波束测深仪中的应用

美国ODOM公司是国际上著名的测深仪生产厂家。1993年,该公司开发了多波束测深仪,并把PVDF换能器技术成功地应用于换能器设计。本文简要介绍了海洋地貌测量技术的发展,并以其多波束测深仪所采用的PVDF条带换能器技术为例,从理论及实验两方面,阐述了PVDF换能器技术的先进性。     

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…     

南麂海域风浪的平均波陡与平均波龄统计分布

利用南麂海洋站１９８１－１９９０年实测波浪资料，探讨了该海域风浪的平均波陡与平均波龄的统计分布特征。分析结果：当风浪平均波陡介于０．０２－０．０４时，其出现频率各季在８２％以上；当风浪平均波龄介于０．５－１．２时，其出现频率各季在７８％以上；当风浪的平均波陡与平均波龄介于０．０２－０．０４和０．５－１．０时，其出现频率为５３．５％－６９．６％。     

基于VOF模型的浮式消波海流机性能优化

针对浮式消波海流机样机测试时出现的问题,对其吃水深度线和叶片安装角度进行优化。根据装置结构特点,用Gambit建立了装置横截面的二维网格模型。根据浮式消波海流机实际工作环境,利用Fluent流体仿真软件,使用VOF(volume of fluid)两相流模型,分配空气相与液态水相在流域中的不同比例,来确定不同的吃水深度线。并且结合k-epsilon紊流模型建立模拟仿真环境。先对3种水线进行仿真分析,然后进行实验验证。通过分析对比装置的3种不同吃水深度线的模拟与实验结果,得到装置的最优吃水深度线为1/3水线。基于最优吃水深度线,分别对叶片的4种安装角度在相同的仿真环境中进行模拟仿真。利用仿真得到的扭矩数据,计算扭矩系数、功率系数,分析对比仿真数据以及仿真过程中扭矩趋势图得出4种叶片安装角度的最优角度是90°。吃水深度线决定了装置的消波能力,并且为叶片获能提供条件,叶片安装角度直接影响着装置的获能效率,所以最优的吃水深度线和叶片安装角度对海流机的消波能力和获能效率具有重要意义。     

二维线性进行波的瞬态解

本文解析给出一种理想化了的推板运动所造二维规则波的线性时域解,它描述一个带有波前的二维线性进行波的传播过程。当推板运动时间趋于无穷大时,该解趋于线性稳态解。本文给出的解是二维线性波时域解中最简洁的一个,可为在时域中求解线性绕射和浮体运动响应,提供一个有解析表达式的二维入射波模型。     

海滩盐度对两种红树叶的碳水化合物和含氮化合物含量的影响

本文探讨福建九龙江口不同地段海滩盐度的变化对两种红树植物(秋茄和桐花树)的叶片中碳水化合物和含氮化合物含量的影响。试验结果表明:当土壤盐度(3—12‰)逐渐上升时,叶片中总糖量、淀粉量和可溶性糖含量随之上升;反之,当土壤盐度上升时,叶片中总氮量和可溶性蛋白质含量却下降。但它们在土壤盐度10‰时,都有一个波动反应的现象。     

匹配层高频宽带水声换能器研究

为了获取更多的水下信息,提高声呐的探测和识别能力,设计高频宽带换能器是极为重要的。 匹配层技术是拓宽换能器带宽的有效方式。从理论上对匹配层拓宽换能器带宽的机理进行了分析,并利用数值计算和有限元仿真分析了匹配层对换能器性能的影响。结果表明：随着匹配层层数增加,换能器的谐振峰数目增加,峰与峰之间通过耦合能够实现拓宽带宽的效果。通过有限元仿真指导制成中心频率为 187.5 kHz 的双匹配层宽带换能器,其最大发送电压响应为 150.3 dB,–3 dB 带宽为 145 kHz。     

非线性波消波及波场分布研究

本文基于雷诺平均N-S方程,并结合RNG k-e方程建立了粘性数值波浪水槽,对不同波陡、不同相对水深、不同相对波高的非线性规则波的阻尼消波问题和波场分布进行研究。文中提出了两种描述消波区内部阻尼变化的阻尼函数,分别适用于小波陡情形和高波陡情形。研究结果表明,小波陡组消波区可设为一个波长,阻尼系数取10~4～10~5即可满足消波要求,计算结果与实验结果及造波理论吻合良好;高波陡组消波区可设为两个波长,阻尼系数取10~4～10~5亦可满足消波要求,计算结果与实验结果吻合良好。此外,当波陡较小时,波场内反射情况的小幅改变即可对整个波场造成影响,特别是当水深较浅时这种影响极为明显,需谨慎考虑。当波陡较大时,水波能量较高,整个波场沿水波传播方向可观测到明显的衰减现象,在具体试验中需进行考虑。     

深水极端波浪非线性几何特征试验分析

为了解极端波浪非线性特征,明确波群在演化过程中的水动力学特性,针对一系列高斯波群进行了深水物理试验分析。试验结果显示,增加波陡或波群宽度,均可使波面偏度Sk发生明显变化,尤其当波浪发生破碎后,在破碎区域内,波面偏度变化范围剧烈增大,说明该偏度极大值可能作为判断破碎的一个指标。波陡和波群宽度对波面不对称度影响程度不同:当波陡或波群宽度增加后,波峰不对称度所受影响最大,波峰前端波谷不对称度次之,波峰后端波谷不对称度所受影响最小,但仍不可忽略。在波浪演化过程中,幅值谱出现不同程度频带下移,波浪破碎后,会出现永久频带下移;当调制不稳定发生时,随着调制不稳定指数增加,频带下移量呈现快速增长趋势。     

用并联电感法提高换能器接收灵敏度及展宽通频带

本文提出一种简单而有效的方法,它可以使接收换能器在共振频率附近一个比较宽的频带内得到较平坦的接收灵敏度响应,其带宽近似为共振频率的一半,并使谐振接收灵敏度提高一倍以上.