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水下多阵列超声波发射机的设计

段言威  
【摘要】: 主要研究引信水下多阵列超声波发射机的设计,发射机包括换能器和发射电路两部分。该发射机用于火箭深弹引信上,以火箭深弹新型多作用体制引信为应用背景,在不改变现有深弹结构的基础上增加超声波近程探测模块。 首先分析和确定了发射机的性能参数,如探测距离,发射频率,发射信号形式,发射功率,换能器的有效机电耦合系数,频带宽度和机械品质因数等。提出了利用开关电源技术,进行升压电路的设计,减小了升压变压器的体积,将升压后的电压加到功率放大电路作为电源电压。设计了利用小的CW发射信号控制开关管的导通与截止,从而控制换能器阵两端电压的导通与截止,向外辐射超声波。 提出了一种发射时基阵上的6个换能器并联连接,接收时三三串联后再并联连接的新的收发共用的换能器基阵连接形式,这种连接方式可以达到好的发射响应和较高的接收灵敏度,同时减少了接收回路的多峰现象。 设计了一种阻抗匹配电路,这种阻抗匹配电路具有整形和滤波的功能,同时可以调节匹配电路的电品质因数,能满足一定的波形失真度,且提高了电路的抗干扰能力,发射正弦超声波。 利用实验室自制的阻抗分析仪测量了换能器的导纳曲线,得出了换能器的性能参数如频带宽度、机械品质因数、静态电容、动态电阻、动态电感、动态电容等。导纳测量采用三电压原理,在水池中测试了换能器的导纳特性;设计了发射机的软硬件,并进行了试验,验证了发射机的可行性,对今后进一步研究水中超声波探测技术有一定的参考价值。


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