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V型弯张换能器研究

欧阳哲  
【摘要】: 由于换能器在电部件与声部件之间起着桥梁纽带作用,因此它的性能提高与优化对整个系统性能的提高起着十分关键的作用。为了满足主动声呐远程探测的需要和克服目标隐身技术给探测目标带来的困难,同时为了海底石油资源、矿产资源等的勘探与采集,需要基阵在深水下工作,因而换能器设计人员都致力于低频、宽带、小尺寸和大功率发射换能器的研制。 通常采用壳体的弯张振动来获得低频、小尺寸、大功率发射换能器是有效的方法之一,文中选用了V型弯张换能器作为研究的主要对象,它由两个球冠型壳体一部分及压电陶瓷拼镶环组成的换能器。 本文介绍了通常实现低频大功率换能器的方法,弯张换能器的发展、种类及它们之间的区别,详细介绍了V型弯张换能器国内外研究动态以及意义。 文中简要介绍了有限元法的基本理论,总结了压电换能器所用矩阵在不同极化方向下的各种变换,概括了ANSYS计算换能器的各个性能参数基本原则和公式,最后简明扼要地介绍了其优化功能,为换能器进一步设计打下基础。 弯张换能器具有复杂的结构,解析法来分析遇到了很大的困难。分析时利用有限元法ANSYS进行结构分析与设计,使设计过程变得简单方便。并对有限元法与实际测量结果进行对比,说明有限元法对换能器的性能进行预报是可行的。 最后对V型弯张换能器的加工制作,并对换能器的阻抗特性、发送电压响应以及垂直指向性进行了测量。最后,对论文研究工作进行了总结并明确了今后继续研究的方向。


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