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双壳体弯张换能器研究

陈哲  
【摘要】: 随着潜艇安静技术的不断进步,单纯依靠被动声纳探测潜艇越来越困难,因此远程探测潜艇需要用主动声纳作为辅助手段。低频大功率发射换能器的研究是远程主动声纳最重要的关键技术之一。 弯张换能器是典型的低频大功率发射器,由于具有振幅放大效应,使其在同等频率下,具有体积小,重量轻的特点。此外,由于宽带换能器在信号传输方面具有很大优势,因此,利用弯张换能器实现低频宽带发射已经成为国内外研究的热点。其中最适合弯张换能器拓宽频带的方法是多模态振动耦合。本文的主要内容就是利用多模态振动耦合的方法进行低频宽带弯张换能器的研究。 本文在传统Ⅳ型弯张换能器的基础上,在主壳体的两侧增加了新的壳体结构,以期通过两组壳体不同频率的振动耦合,达到拓展带宽的目的。 本文首先研究了理想模型两个壳体的结构尺寸对壳体弯曲振动谐振频率和电导值的影响,总结了其中的规律。并分析了水中的阻抗特性与电声性能。然后以理想模型为基础将换能器设计成溢流式。并针对出现的绕流问题提出了两种解决方案。然后选择较好的方案进行结构尺寸优化,设计出性能相对理想的宽带弯张换能器。其工作带宽为3kHz-6kHz,响应起伏为7dB,发射电压响应为137dB。 最后按照优化后的结构尺寸进行加工制作,并对换能器的阻抗特性和发射电压响应进行了测量。结果表明,利用在Ⅳ型弯张换能器的壳体侧面增加新壳体的办法可以实现宽带工作,响应起伏趋势与ANSYS软件的计算结果基本吻合。


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