Desarrollo del transductor acústico submarino en la aplicación de detección subacuática.

losTransductor acústico subacuáticoes la herramienta principal que utiliza ondas de sonido para detectar, identificar y localizar objetivos subacuáticos, o para comunicar y enviar informes bajo el agua. El transductor se utiliza para emitir ondas de sonido se llama transmisor. Cuando el transductor está en el estado emisor, convierte la energía eléctrica en energía mecánica y luego en energía acústica. En la actualidad, los elementos de matriz de transductores convencionales diseñados con materiales piezoeléctricos, especialmente los transductores de baja frecuencia, tienen un gran volumen y peso debido a sus características estructurales, que no solo aumentan el costo de la fabricación, el uso y el mantenimiento, sino que también proponen características especiales para el plataforma. Requisitos y limita la escala y forma de formación, restringiendo así las tácticas y los indicadores técnicos. Cómo resolver el problema del tamaño y la forma de la matriz acústica, cómo unificar el diseño estructural de las matrices de sondas de baja frecuencia y de alta frecuencia, y sobre la base de la nueva estructura del elemento de matriz, combinando a gran escala conforme Las matrices para mejorar el sonido Los distintos indicadores técnicos de la matriz de NAJI son, sin duda, una necesidad urgente de dar a juego al desempeño del combate de la plataforma y las armas subacuáticas y mejorar las capacidades de combate submarino de nuestro ejército.

1 nuevo tipo de transductor compuesto piezoeléctrico

Figura 3.1 Elemento de matriz y vista en sección transversal del transductor compuesto piezoeléctrico de Bud Moon

Figura 3.2 Elemento de matriz y vista a la sección transversal del transductor de platillos

Tipo de MoonbudTransductor acústico subacuático piezoeléctrico(Figura 3.1) y Transductor de compuestos piezoeléctricos tipo planto (Figura 3.2) son los transductores flextensionales más representativos actualmente enfocados en el extranjero. Los transductores compuestos piezoeléctricos de estas dos estructuras se denominan después de la forma de sus tapas de extremo metálico. La cavidad de la tapa del extremo metálico de la estructura de la luna de la luna es un tipo de brote de la luna, mientras que la cavidad de la tapa del extremo metálico de la estructura del platillo es un tipo de platillo, y la cavidad es aire. Todos están hechos de un material compuesto de metal y cerámica piezoeléctrica. Los materiales compuestos de cerámica metal-piezoeléctricos se combinan con cerámica piezoeléctrica a través de metales en forma de placa, en forma de concha y en forma de tapas para cambiar la distribución del estrés dentro de la cerámica, lo que mejora así el rendimiento de los materiales piezoeléctricos. Sus principales características son de diseño simple, fácil procesamiento y bajo costo. El transductor compuesto piezoeléctrico de Bud Moon y el transductor compuesto piezoeléctrico CYMBALE muestran un buen rendimiento piezoeléctrico. Esta estructura cambia la distribución del estrés de la interfaz cerámica a través de la conversión de estrés entre el metal en forma de tapa y la interfaz cerámica, y hace que el material compuesto sea el rendimiento piezoeléctrico longitudinal y el rendimiento piezoeléctrico transverso produce un efecto aditivo, lo que mejora enormemente el acoplamiento piezoeléctrico. Rendimiento DH del material. Entre ellos, el material compuesto DH de la estructura de brotes de la luna es de 10 a 20 veces mayor que la de la cerámica piezoeléctrica. La estructura de la tapa puede ser de 30 a 40 veces más alta que las cerámicas piezoeléctricas. La comparación de rendimiento de los compuestos de cerámica cerámica y cerámica piezoeléctricos de metal-piezoeléctricos en forma de tapa y cerámica piezoeléctrica se muestra en la Tabla 3.1.

2 Transductor de platillos

Figura 4.1 Vista seccional de la estructura básica del elemento de matriz de transductor de platillo

Figura 4.2 El desplazamiento radial del chip de cerámica del elemento de matriz de platillos se transforma en el desplazamiento en la dirección del grosor de la tapa de metal.

Estructura del elemento de matriz: la estructura básica del elemento de matriz se muestra en la Figura 4.1. Está formado por unión de dos piezas de lámina de metal estampadas en forma de platillo y una hoja de cerámica piezoeléctrica. El material de la lámina de metal puede ser de aleación de titanio, latón, acero de aleación, etc. El uso de la aleación de titanio a medida que el material de la hoja de metal puede hacer que el elemento de platillo tenga una mayor resistencia a la presión del agua. Para el elemento diámetro DP = 10mm, elTransductor acústico submarino con platilloPuede soportar la presión a una profundidad de 600 metros. Sin embargo, los materiales de aleación de titanio son más caros que los materiales de acero de latón y aleación. Por lo tanto, los materiales de aleación de titanio son relativamente limitados cuando no se considera la profundidad del agua. En comparación con los materiales de acero de aleación, los elementos de matriz de platillos de latón tienen mejores propiedades piezoeléctricas cuando se aplican simultáneamente a elementos de matriz de platillos. Los materiales de cerámica piezoeléctrica también incluyen principalmente PZT-4, PZT-8 y PZT-5. Cuando los transductores de platillos se utilizan como transductores de transmisión, las cerámicas piezoeléctricas PZT-4 y PZT-8 se utilizan comúnmente como transductores que reciben. Cuando se usa, las cerámicas piezoeléctricas PZT-5 se usan comúnmente. Principio de funcionamiento: cuando se aplica el voltaje a los dos polos del elemento de matriz de platillo, la cerámica piezoeléctrica producirá vibración longitudinal y lateral. La vibración longitudinal de la cerámica piezoeléctrica hace que las dos placas metálicas del elemento de matriz producen directamente el desplazamiento longitudinal; El desplazamiento lateral hace que la hoja de metal se comprima o se expanda en la dirección radial. Debido a la forma especial del platillo, esto también causa el desplazamiento longitudinal de la parte superior de la lámina de metal, como se muestra en la Figura 4.2. Tanto el desplazamiento longitudinal como el radial de la cerámica piezoeléctrica hará que la tapa del extremo metálico producirá un desplazamiento longitudinal, y el resultado de la superposición de los dos desplazamientos es el desplazamiento de la tapa de extremo metálico, lo que resulta en la amplificación del desplazamiento de La tapa del extremo de metal.

3 Características y perspectivas de aplicación de platilloTransductor acústico subacuático piezoeléctrico

3.1 Características de transductor piezoeléctrico de platillos

1) El elemento de la matriz es de tamaño pequeño, alta de la presión estática y el coeficiente piezoeléctrico, fácil de combinar con el medio de agua, y tiene un ancho de banda muy grande; entre ellos, el diseño de elemento de matriz cóncava y al diseño especial balanza hidrostática se utilizan para romper a través del límite de la profundidad de trabajo de la matriz básica.

2) proporcionar un tipo de sensores y matrices acústicas exhaustivamente aplicables para plataformas submarinas y bajo el agua armas. Este tipo de sistema de antenas acústicas es de tamaño pequeño, ligero de peso, y tiene una amplia gama de aplicaciones. Afirmar.

3) Debido a las pequeñas y ligeras características de la nueva matriz del platillo, que se puede montar en una gran escala.

4) Uso teoría platillo conjunto de elementos de diseño y un software especial para unificar la estructura de matriz de cada banda de frecuencia en una estructura de plato de diferentes escalas, de modo que cada banda de frecuencia puede ser optimizado y desarrollado

También evita pruebas y forma un rápido innecesarios y tediosas y nuevo método gama de diseño y desarrollo de platillos unificado. Usando este método, además de desarrollar productos con frecuencias similares de operación, nuevo de baja frecuencia, los elementos de matriz de alta frecuencia y las matrices básicas que también se desarrollará el trabajo en diferentes bandas de frecuencia.

3.2 perspectivas de aplicación

1) la comunicación bajo el agua: Debido a que el platillo sonar transductor tiene las características de pequeño tamaño, peso ligero, fácil implementación, alta sensibilidad, etc., los elementos de la matriz de sonar platillos se pueden formar en una serie lineal para la comunicación bajo el agua, o como una subacuático unidad de sistema de comunicación establece una red de comunicación bajo el agua para darse cuenta de gran superficie y de larga distancia bajo el agua de comunicación, y al instante puede cambiar la posición de la defensa bajo el agua de acuerdo a las necesidades de combate, por lo que bajo el agua una comunicación rápida y flexible.

2) Se utiliza para el control de torpedos: Platillo del sonar tiene una alta sensibilidad de recepción. sonar platillos se puede aplicar a los torpedos pasivas para realizar el seguimiento del torpedo y orientación.

3) utilizado para sonar submarino de recepción: los elementos de la matriz de sonar platillos se pueden formar en una matriz común, que puede estar dispuesta en la cabeza o en el lado del submarino para realizar las funciones de detección y posicionamiento.

4) Otros: se puede utilizar como un sonar de remolque, mina de evitación sonar, inmersión sonar, etc.