亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        高頻球面寬波束水聲換能器研究

        2019-10-22 09:27:10鮮曉軍劉振華汪紅兵劉良芳
        壓電與聲光 2019年5期
        關鍵詞:復合材料方向振動

        唐 平,鮮曉軍,劉振華,汪紅兵,劉良芳

        (中國電子科技集團公司第二十六研究所,重慶 400060)

        0 引言

        隨著蛙人載具、水下無人潛水器等小型水下裝備的發(fā)展,艦艇及港口面臨小型目標的威脅日益嚴峻。在各種敵情目標搜尋和安全應用中,很大程度上依賴于聲吶系統(tǒng)的最大覆蓋角?,F(xiàn)有的平面狀高頻換能器由于波束角通常較窄,很難滿足聲吶大覆蓋角的要求。為滿足新的軍事應用急需,高頻寬波束換能器逐漸成了水聲換能器的研究熱點??臻g二維高頻寬波束換能器通常需要將換能器的敏感元件設計成球面狀,運用壓電敏感元件的厚度振動實現(xiàn)聲波輻射[1-3]。若敏感元件采用純壓電陶瓷,由于存在明顯的耦合振動,導致聲波的輻射能力降低,同時指向性起伏較大[4-7]。為滿足新的應用需求,本文通過切割填充彎曲成型法,成功制作出了球面狀1-3型壓電復合材料,并采用球面狀1-3型壓電復合陶瓷材料研制高頻寬波束高性能水聲換能器。

        1 球面狀1-3型壓電復合材料壓電基元振動特性分析

        球面狀1-3型壓電復合陶瓷材料由沿球面圓周方向連通的壓電陶瓷相聚合物相組成。壓電復合材料中的陶瓷基元和聚合物沿球面方向成周期性性分布,電極位于球面的內(nèi)外表面,陶瓷細柱的極化方向沿徑向方向(見圖1),同時設v1為1-3型壓電復合材料中陶瓷相的體積分數(shù)。

        圖1 1-3型壓電復合材料結構圖

        采用應變和電位移為獨立變量,其d型壓電方程為

        (1)

        式中:S,T為應變和應力張量;D,E為電位移和電場強度;εT,sE,d分別為恒應力下的介電強度、恒電場下的彈性柔順常數(shù)及壓電常數(shù)。

        圖2 厚度振動機電等效電路圖

        當晶片做自由振動時,F(xiàn)1=F2=0,其等效電阻抗為

        (2)

        式中:k33為厚度振動機電耦合系數(shù);ω為圓頻率。

        晶片諧振時,Z=0,則有

        (3)

        2 球面狀1-3型壓電復合材料振動輻射聲場分析

        設壓電基元沿球面方向均勻分布并做等幅振動,球面狀壓電換能器聲輻射示意圖如圖3所示。 圖中,a為球面半徑,r為距離球心處徑向方向的距離,d為球冠外沿直徑,θ為球冠的半開角。。

        圖3 球面狀壓電換能器聲輻射示意圖

        球面狀壓電復合材料基元振動特性為

        (4)

        聲場分布的指向性函數(shù)D(θ)為

        (5)

        3 高頻寬波束水聲換能器的設計與試驗制作

        根據(jù)理論設計與工程應用需要,需設計出工作頻率300 kHz、水平及垂直波束開角80°的高頻發(fā)射換能器。根據(jù)理論設計,壓電陶瓷選用厚5 mm的 PZT-41型材料。通過切割、填充及彎曲成型工藝制作出球面狀1-3型壓電復合陶瓷材料,制作工藝路線如圖4所示。通過該工藝制作出的球面狀壓電復合材料樣品如圖5所示。

        圖4 球面狀1-3型壓電復合材料切割填充彎曲成型工藝示意圖

        圖5 球面狀1-3型壓電復合陶瓷材料實物圖

        按照理論和仿真分析結果,試驗制作了球面狀高頻寬波束換能器,圖6為換能器結構。圖7為換能器樣品實物。

        圖6 球面狀壓電復合材料的高頻換能器結構示意圖

        圖7 球面狀壓電復合材料的高頻換能器實物圖

        對制作的樣品進行了聲性能測試,其阻抗特性、發(fā)射響應及指向性測試曲線如圖8~11所示。球面狀高頻水聲換能器在200~400 kHz頻帶內(nèi),模態(tài)單一,最大發(fā)射電壓響應達160 dB,-3 dB帶寬約為50 kHz,水平和垂直方向的波束開角約80°,具有高頻工作時模態(tài)單一,可實現(xiàn)寬波束輻射等特點。另一方面,指向性起伏較大,后期可通過優(yōu)化制作工藝和基元幾何尺寸等方法減小指向性起伏。

        圖8 球面狀壓電復合材料高頻寬波束換能器導納測試曲線

        圖9 球面狀壓電復合材料高頻寬波束換能器發(fā)射電壓測試曲線

        圖10 球面狀壓電復合材料高頻寬波束換能器水平方向指向性測試曲線

        圖11 球面狀壓電復合材料高頻寬波束換能器垂直方向指向性測試曲線

        4 結束語

        本文實驗分析了球面狀高頻寬波束水聲換能器的聲學特性,成功制作出了滿足設計要求的換能器樣品,試驗結果和理論結果吻合較好。實驗結果表明,該型換能器高頻工作時,水平和垂直方向-3 dB波束開角約80°,最大發(fā)射響應160 dB,具有高頻工作時,模態(tài)單一,寬帶及寬波束輻射等特點。該型水聲能器應用于水下聲探測與三維成像聲吶系統(tǒng)時,可有效增大其最大覆蓋角,提高聲吶系統(tǒng)的整體性能。

        猜你喜歡
        復合材料方向振動
        振動的思考
        科學大眾(2023年17期)2023-10-26 07:39:14
        2022年組稿方向
        計算機應用(2022年2期)2022-03-01 12:33:42
        2021年組稿方向
        計算機應用(2021年4期)2021-04-20 14:06:36
        2021年組稿方向
        計算機應用(2021年1期)2021-01-21 03:22:38
        振動與頻率
        天天愛科學(2020年6期)2020-09-10 07:22:44
        民機復合材料的適航鑒定
        中立型Emden-Fowler微分方程的振動性
        復合材料無損檢測探討
        電子測試(2017年11期)2017-12-15 08:57:13
        位置與方向
        TiO2/ACF復合材料的制備及表征
        應用化工(2014年10期)2014-08-16 13:11:29
        成 人 网 站 在线 看 免费| 大地资源中文第3页| 亚洲av永久无码精品国产精品| 日日摸日日碰人妻无码老牲| 都市激情亚洲综合一区| 日韩精品在线视频一二三| 精品少妇一区二区三区免费观| 综合网自拍| 三级黄色片一区二区三区| 亚洲中文字幕在线一区| 亚洲另类欧美综合久久图片区| 91免费在线| 国产精品成人有码在线观看| 青青草精品视频在线播放| 又粗又粗又黄又硬又深色的| 久久久久久亚洲AV成人无码国产| 一个人看的在线播放视频| 精品国产sm最大网站| 国产精品美女久久久久| 日韩熟妇精品视频一区二区| 青青草视频在线播放观看| 国产精品久久久久一区二区三区| 看曰本女人大战黑人视频| a级国产精品片在线观看| 久久精品国产亚洲综合av| 成人亚洲精品777777| 亚洲色偷偷色噜噜狠狠99| 亚洲日本在线电影| 国产农村三片免费网站| 午夜麻豆视频在线观看| 国产中文三级全黄| 成年女人毛片免费观看97| 色琪琪一区二区三区亚洲区| 国产一区二区三区亚洲avv| 久久无码专区国产精品s| 亚洲日韩AV秘 无码一区二区| 中文无字幕一本码专区| 欧美熟妇另类久久久久久不卡| 美女大量吞精在线观看456| 亚洲女同一区二区久久| 91精品国产92久久久|