Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2021-09-24 Origen:Sitio
Con el desarrollo de la investigación oceánica, existe una amplia gama de demanda de transductores que pueden funcionar en aguas profundas. Los transductores de aguas profundas se montan principalmente en varios tipos de plataformas submarinas autónomas, el
La plataforma puede acomodar volumen y peso limitados, así como la capacidad de suministro de alimentación, se requiere un transductor de baja frecuencia para cumplir con las características de pequeño tamaño, bajo peso, alta eficiencia y alta resistencia a la presión hidrostática.
Este documento presenta el progreso de la investigación de los transductores de baja frecuencia de aguas profundas en el hogar y en el extranjero, incluidos los tipos comunes de los transductores, sus características y problemas de desarrollo, para referencia de investigadores en
campos relacionados.196db y el peso es de 2800 kg; 65Hz Sonido de muy baja frecuencia El nivel de fuente máximo de la fuente es de 203dB y el peso es de 1900 kg. Su principal desventaja es que está limitada por las características estructurales del disco curvo, y la profundidad de trabajo es difícil de alcanzar 1000 metros.
2.2 Transductor Janus-Helmholtz
El transductor Janus-Helmholtz también se puede atribuir al tipo de transductor Helmholtz. Su forma típica es que un vibrador longitudinal de doble extremo excita las cáscaras cilíndricas rígidas en ambos extremos, utilizando la frecuencia de la cavidad líquida y la frecuencia de vibración radial para formar un pico de doble resonancia. La parte principal es un transductor de vibración longitudinal que puede irradiar en ambos lados (llamado Transductor Janus). Se colocan un par de cavidades de concha cilíndrica en el exterior de la cabeza de radiación del transductor de Janus, y el espacio encerrado por la cavidad y el transductor de Janus se forma la cavidad resonante Helmholtz, que funciona bajo la excitación de la vibración longitudinal del Janus del Janus. transductor. Su estructura puede funcionar en aguas más profundas sin el uso de dispositivos de compensación de presión. , Utilizando el acoplamiento del modo de resonancia de la cavidad líquida y el modo de vibración longitudinal, tiene baja frecuencia, banda ancha, características de alta potencia y, al mismo tiempo, tiene un tamaño relativamente pequeño, que es adecuado para su uso como un bajo mar profundo- fuente de sonido de frecuencia. IXBLUE ha desarrollado una variedad de transductores Janus-Helmholtz Janus-Helmholtz JH250-6000, JH650-6000, etc. La banda de frecuencia de trabajo del transductor JH250-6000 es 200Hz-1050Hz, el tamaño general esΦ72*112 cm, el peso es de 450 kg, y la fuente de sonido del nivel es mayor que 196dB; La banda de frecuencia de trabajo del transductor JH650-6000 es de 580Hz-2020Hz, la dimensión externa esΦ45*61 cm, y el peso es de 90 kg. El nivel de fuente de sonido es mayor que 196dB; Sus deficiencias son grandes fluctuaciones en la banda.
Muchas unidades nacionales también han llevado a cabo investigaciones relacionadas sobre los transductores Janus-Helmholtz. Este tipo de transductor tiene un tamaño y peso relativamente pequeños para obtener un efecto de trabajo de baja frecuencia, y teóricamente, el rendimiento del transductor no cambia con la profundidad y tiene una buena perspectiva de aplicación. El principal problema es que el modo de resonancia de la cavidad líquida tiene un alto valor Q, que conduce a una fuerte conductancia y curvas de respuesta cerca del pico de resonancia de la cavidad líquida, que no es propicio para el diseño de la red coincidente y tiene un cierto impacto en La operación de banda ancha. El Instituto Hangzhou de Acústica Aplicada ha realizado investigaciones sobre los problemas de los transductores JH, y mejoró efectivamente los dos problemas de acoplamiento de modo resonante de los transductores tradicionales de Janus-Helmholtz, y mejoró el ancho de banda y la banda de frecuencia de trabajo del transductor. La planitud de la respuesta de voltaje de transmisión. El transductor de prototipo producido tiene un rango de frecuencia de trabajo de 400 ~ 700Hz, un pico de cavidad líquida de 480Hz, un ancho de banda de respuesta de voltaje de transmisión (6dB) superior a 200Hz y un nivel máximo de fuente de sonido 205dB. El rango de frecuencia de trabajo prototipo de frecuencia relativamente alta es de 700 ~ 1400Hz, el pico de la cavidad líquida es de 760Hz, el ancho de banda de respuesta de voltaje de transmisión (6dB) es mayor que 500Hz y el nivel máximo de fuente de sonido es de 200 dB.
2.3 Transductor de campana de Janus-Hammer
En 2013, el transductor de aguas profundas, que es bastante diferente del transductor JH tradicional. Incluye específicamente un transductor de vibración longitudinal radiante bidireccional y una carcasa cilíndrica rígida, que está montada en un cilindro rígido. En la masa media. El mecanismo se encuentra en el acoplamiento del modo de vibración longitudinal de doble extremo y el modo toroidal (dos anillos de aluminio). La vibración longitudinal impulsa el líquido en la cavidad a vibrar, lo que hace que la cubierta cilíndrica rígida resuene. El modo longitudinal se combina con el modo radial de la carcasa. Para lograr la radiación de banda ancha, el nivel de banda es básicamente no direccional. Use este transductor para llevar a cabo el experimento de propagación de sonido de larga distancia. El transductor JHB se coloca en el eje del canal (aproximadamente 1000 m), y la matriz de recepción vertical de 20 años se usa para recibir la señal de 1000 km con éxito.
2.4 Transductor de anillo de desbordamiento
El transductor de anillo de desbordamiento es un tipo común de transductores de aguas profundas en las bandas de frecuencia media y baja. Las superficies internas y externas del anillo de cerámica están selladas con materiales herméticos (poliuretano o goma vulcanizada). La presión hidrostática sobre la estructura se autoealiza y, en teoría, la profundidad de trabajo no está limitada por la profundidad del agua. Al mismo tiempo, el diseño razonable del tamaño de la cavidad líquida del transductor toroidal puede excitar el pico de resonancia de la cavidad líquida de baja frecuencia y combinarse con la resonancia radial del toroide mismo para lograr efectos de trabajo de banda ancha de modo múltiple. Generalmente funciona en el rango de frecuencia de 1kHz ~ 10kHz. Para bandas de frecuencia por debajo de 1 kHz, se deben hacer anillos de mosaico de gran tamaño, lo que requiere una alta tecnología de ensamblaje. El transductor de anillo de desbordamiento informado en el extranjero tiene una banda de frecuencia de trabajo de 250Hz-1KHz y una fuente de sonido. El nivel es 197dB, el diámetro es de 1 m, la altura es de 1,6 m y el peso es de aproximadamente 800 kg.
LAN \"Tomografía acústica de aguas profundas estándar latente \", y ha logrado resultados preliminares, pero todavía hay espacio para una mejora adicional. El rango de frecuencia de trabajo del dispositivo es de 400Hz ~ 550Hz, la respuesta máxima de voltaje de transmisión es 132dB y el nivel máximo de fuente de sonido es 182dB. Basado en los dos conjuntos de objetivos submarinos tomográficos acústicos de aguas profundas de este transductor, baja frecuencia (500Hz), emisión de señal acústica de agua profunda (profundidad del eje del canal de 1000 m), a largo plazo (3 meses de tiempo en servicio) y señal acústica y señal acústica de señal acústica Recepción en el perfil vertical a una profundidad de 300 m ~ 1500m. En la patente del modelo de utilidad para el transductor de tensión flexible de desbordamiento aplicado, el plástico de espuma rígida se usa como material resistente a la presión, la frecuencia de resonancia es de 2.4kHz y la respuesta de voltaje de transmisión es de 126 dB. La Universidad de Ingeniería de Harbin propuso en la patente \"Un transductor acústico submarino de la fase de fase profundamente agujeral \". Al instalar tubos invertidos de media longitud de onda en ambos extremos del transductor flextensional tipo IV, se irradia la radiación interna del transductor flextensional de tipo desbordamiento. La fase de presión de sonido se invertida en 180 grados, lo que ajusta la fase de presión de sonido dentro de la cubierta radiante de flexión, de modo que la presión de sonido irradiada desde el lado interno en la boquilla del tubo invertido está en la misma fase que la presión de sonido irradiada desde El exterior de la carcasa vibratoria, superando el problema tradicional de baja eficiencia de radiación del transductor flexTensional de tipo desbordamiento. A través de este diseño, el transductor tiene tres superficies radiantes en fase, a saber, la superficie radiadora del pistón plano elíptico en ambos extremos y la superficie radiante de la carcasa del transductor flextensional, formando un modo de matriz en fase ternaria, lo que permite la transducción folxtensional. El dispositivo forma una directividad de la figura de ocho, lo que hace que tenga las características de la emisión direccional.
2.6 transductor de baja frecuencia compensado por gas
La compañía de tecnología Alliant Alliant de EE. UU. Desarrolló el transductor acústico submarino de alta potencia de frecuencia ultra baja HX-554 para la termometría acústica del clima oceánico (ATOC) 1993-1994. El transductor consta de 10 pilas de cristal piezoeléctrico con 1085 mm de longitud, ancho 119 mm y espesor de 53 mm (cada pila de cristal está hecha de 92 placas cuadradas de cerámica piezoeléctrica unidas, y se agrega una sección de material pasivo en el medio de la pila de cristal) en un balde. Estructura en forma, con una bolsa inflable en el interior para equilibrar la presión hidrostática, y la profundidad de trabajo puede alcanzar 1000 metros. El transductor utiliza vibración de flexión de pila piezoeléctrica para emitir ondas de sonido no direccionales horizontales. La frecuencia de resonancia es de 75Hz, el ancho de banda de trabajo es de 57-92Hz, y el nivel máximo de fuente de sonido es 197DB (Power 420W, CW Pulse); El tamaño general del transductor es de 2.06 de largo. m, 0.94m de diámetro, 2300 kg en aire, 770 kg en agua, más estructura de soporte y sistema de inflación, el peso total es de 5500 kg.
2.7 Fuente de sonido hidrodinámica
La fuente de sonido con fluido utiliza un disco hidráulico para generar vibración, y tiene las características de la emisión de frecuencia ultra baja, una frecuencia de trabajo amplia, un trazo de trabajo largo y un gran empuje. La fuente de sonido hidráulico HLF-1 desarrollada por HydroacoaCoustics tiene un rango de frecuencia de trabajo de 20Hz-2kHz, el nivel de fuente de sonido puede alcanzar 196dB a 260Hz de resonancia, y su tamaño máximo es de 1 m. La fuente de sonido hidráulico HLF-4 desarrollada tiene una sola fuente de sonido con un nivel de fuente de sonido de 206dB a una frecuencia de resonancia de 57Hz y un ancho de banda de 14Hz. Se utilizan 5 fuentes de sonido para formar una matriz, y el nivel de fuente de sonido ha alcanzado 221dB. Es famoso en 1991 este transductor se utilizó en la prueba de medición de temperatura del océano de la isla Heard, y la señal acústica tiene una distancia de propagación de 18,000 km.
3 conclusión
Los diferentes tipos de transductores de transmisión de baja frecuencia de aguas profundas tienen grandes diferencias en tamaño, peso y características acústicas profundas. Es imposible satisfacer las necesidades de varios tipos de equipos de sonar con un transductor. Por ejemplo, el transductor de anillo de desbordamiento tiene un buen rendimiento. Estabilidad de aguas profundas, directividad de cobertura de espacio completo, mejor efecto de banda ancha, pero el tamaño y el peso correspondientes son relativamente grandes; El transductor JH logra la operación de baja frecuencia y banda ancha en un volumen relativamente pequeño, pero su directividad cambia más con la frecuencia. Grande, y a menudo hay profundos \"valles\" en la banda de frecuencia, que tiene un cierto impacto en el efecto de uso real. De acuerdo con las necesidades reales del proyecto, se debe tener una consideración integral a los requisitos de idoneidad, nivel de fuente de sonido, directividad, operación de banda ancha, etc., y se debe seleccionar el tipo apropiado de transductor de transmisión de baja frecuencia de aguas profundas.
