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Ⅶ型弯张换能器研究

王登攀  
【摘要】: 弯张换能器是典型的低频大功率发射器,具有体积小、重量轻的特点。本文以Ⅶ型弯张换能器作为研究对象,因为此种换能器具有单峰QM值低,适合深水工作的特点。 由于Ⅶ型弯张换能器壳体形状复杂,本文采用ANSYS有限元分析软件来对其进行研究。首先对换能器进行模态分析和谐波响应分析,分析了换能器空气中的谐振频率及电导值、水中的谐振频率、发送电压响应及QM值等参数随各种结构参数的变化规律;然后对换能器进行了静力分析,通过模拟预应力施加过程及深水工作时静水压力作用,观察换能器整体的应力强度分布,分析了各种结构参数对施加预应力的难易程度及工作深度的影响;最后,基于上述变化规律,确定了最终的虚拟样机的结构尺寸,并对虚拟样机的性能进行了分析,其水中谐振频率为1.85kHz,发送电压响应为133dB,QM值为3.8。 最后,根据ANSYS仿真得到的尺寸,制作了实验样机,并进行了测试,测试结果为:水中谐振频率为1.5kHz,发送电压响应为125dB,QM值为2.7。实验结果显示,Ⅶ型弯张换能器是一种低频、小尺寸换能器,工作在壳体的基本四极子模态时无指向性,单峰QM值较小,ANSYS适用于Ⅶ型弯张换能器设计。


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