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凹筒弯张换能器研究

李志  
【摘要】:随着潜艇静音技术的进步及海洋勘测的进步,水声换能器向低频、大功率方向发展。凹筒弯张换能器具有结构紧凑、质量较小、工作频率低,且在圆周方向无指向性,外形易于成阵等优点。本文对凹筒弯张换能器进行研究。 在凹筒弯张换能器有限元仿真阶段,首先分析换能器虚拟样机的模态分布情况。然后,通过谐波响应分析计算换能器虚拟样机的谐振频率、电导值、发送电压响应、机械Q值等技术指标与结构参数之间的变化规律。之后,分别计算换能器虚拟样机在恒定预应力及静水压力下结构耐压能力与结构参数之间的变化规律。在以上分析的基础上确定了换能器样机的结构参数,并仿真计算样机的其各项性能。其中,水中谐振频率为1005Hz,发送电压响应最大值为134.6dB,机械Q值为4,换能器虚拟样机在其径向无指向性。 利用有限元软件仿真设计了一种新结构的桶板弯张换能器。这种新结构的桶板弯张换能器通过将两个不同曲率壳体的弯曲振动模态耦合在一起来展宽频带,软件计算结果表明其发送电压响应的-3dB带宽可以覆盖1kHz-2.15kHz,实现了宽带工作。 最后,根据仿真结果制作了凹筒弯张换能器样机,并进行了测试。测试结果表明样机水中谐振频率为900Hz,发送电压响应最大值为132.6dB,机械Q值约为3.9。换能器样机径向无指向性。


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