Hidrófono resistente a la presión a base de cáscara esférica cerámica piezoeléctrica.

Sobre la base de la resistencia a la presión deesférica de cerámica piezoeléctricaShell en sí, se diseñó y se fabricó un hidrofono resistente a la presión mediante el uso de carcasas esféricas de cerámica piezoeléctrica de cerámica piezoeléctrica radialmente. Transductor como elemento sensible al aire acústico. En primer lugar, las características acústicas, como el circuito abierto de baja frecuencia, se analizaron la sensibilidad y la frecuencia de vibración, y se analizaron mediante el método de elementos finitos. Luego se analizaron el rendimiento resistente a la presión, como la resistencia y la estabilidad, también se simuló con el software FE.Minalmente, se probó su rendimiento acústico y su resistencia a la presión. Los resultados de las pruebas muestran que el diámetro del hidrófono resistente a la presión es de 36 mm, y su rango de frecuencia de trabajo es de 50 Hz a 10 kHz. La sensibilidad a la presión de baja frecuencia es 198: 4 dB (0 dB ref 1 v / pa), el nivel de espectro de ruido es de 46.5 dB a 1 kHz, y su profundidad de trabajo es de 3000 m. Este hidrófono resistente a la presión proporciona una referencia para el diseño de hidrófonos de aguas profundas y tiene un valor importante de la aplicación en el campo de la acústica de aguas profundas.

Introducción

Desde que ingresó al siglo XXI, la investigación y el desarrollo del mar profundo han recibido más y más atención y se han convertido en un área candente para la competencia entre los países. Los hidrófonos resistentes a la presión son equipos indispensables para el desarrollo del mar profundo. Además, con el rápido desarrollo de la tecnología militar en varios países, varios equipos submarinos, como submarinos, torpedos, vehículos aéreos no tripulados subacuáticos (UUV), planeadores subacuáticos (UUR), robots submarinos (ROV), objetivos sumergibles, etc. Profundidad, estos equipos de agua profunda generalmente deben estar equipados con hidrófonos resistentes a la presión que pueden cumplir con sus profundidades de trabajo. Para soportar los efectos de la alta presión hidrostática, los hidrófonos resistentes a la presión generalmente adoptan estructuras especiales resistentes a la presión o diseños de balance de presión internos y externos, tales como alivio de presión o estructuras de compensación a presión, estructuras llenas de aceite, desbordadas, etc. Las estructuras rellenas y de desbordamiento pueden resistir teóricamente la presión estática de toda la profundidad del mar, y son las estructuras resistentes a la presión más utilizadas para los hidrófonos resistentes a la presión. Los hidrófonos resistentes a la presión de estas dos estructuras generalmente usan un tubo cerámico piezoeléctrico como transductor receptor. Este hidrófono de tubo de cerámica piezoeléctrico tiene las ventajas de la estructura y la tecnología simple, pero también tiene las ventajas de la sensibilidad de voltaje de circuito abierto bajo de baja frecuencia. Desventajas. El tubo piezoeléctrico radialmente polarizado está hendidura para mejorar la sensibilidad de recepción, pero también estrecha en gran medida la banda de frecuencia de trabajo, que es de solo 10/200 Hz. Si la banda de frecuencia de recepción del hidrófono de tubo redondo de cerámica piezoeléctrica está cerca de su frecuencia de resonancia, aunque la sensibilidad puede mejorarse, su banda de frecuencia de trabajo será severamente limitada, y se perderá la planitud de la curva de sensibilidad. Además de los transductores de tubos redondos piezoeléctricos, los transductores de carcasa esféricos piezoeléctricos también se usan comúnmente los transductores de recepción de hidrófonos de presión acústica. El transductor de cáscara esférica piezoeléctrica tiene muchas ventajas, como la estructura y el proceso simple, la alta sensibilidad, la buena omnidireccionalidad y el ancho de banda de la frecuencia de trabajo. Más importante aún, las características del material y la estructura determinan que la concha esférica cerámica piezoeléctrica tiene una alta resistencia. Además de la estructura llena de aceite o de desbordamiento, esto proporciona otra posibilidad para el diseño de hidrófonos resistentes a la presión, es decir, el uso de una cubierta esférica piezoeléctrica respaldada por aire como el transductor receptor del hidrófono resistente a la presión.

1 características de recepción acústica deTransductor de cáscara esférica piezoeléctrica

Sensibilidad de recepción de baja frecuencia

Restringido por la tecnología y la tecnología de procesamiento, las conchas esféricas de cerámica piezoeléctrica generalmente tienen un solo modo de polarización: polarización radial, y los electrodos positivos y negativos son respectivamente en las superficies internas y externas de la carcasa esférica. Para un transductor de cáscara esférica piezoeléctrica con un radio interno de A y un radio exterior de B, cuando se somete a una presión de sonido P0 cuya frecuencia es mucho más baja que su frecuencia intrínseca, se generará una diferencia potencial V V entre los electrodos internos y externos de La cáscara esférica piezoeléctrica. La sensibilidad de recepción de un hidrófono generalmente se expresa por el campo libre que recibe la sensibilidad. Me define como la relación entre el voltaje de circuito abierto en la salida del hidrófono a la presión de sonido del campo libre en la posición del hidrófono en el campo de sonido. Su forma de decibelio es la sensibilidad de recepción del campo libre. . Por lo tanto, la sensibilidad al voltaje de recepción de circuito abierto de baja frecuencia de la cubierta esférica piezoeléctrica con respaldo de aire. Bajo la premisa de que el material piezoeléctrico es el material utilizado en este artículo, cuando T es constante, la B más grande es, es decir, cuanto mayor sea el diámetro exterior de la cubierta esférica piezoeléctrica, mayor será la sensibilidad; Cuando B está seguro y t 0.36, la sensibilidad es la más pequeña, y este punto debe evitarse en el diseño; Cuando B está seguro y t <0:36, el T más pequeño, es decir, el más delgado la cubierta esférica piezoeléctrica, mayor es la sensibilidad.

1.2 Frecuencia resonante

Para un fino piezoeléctrico.Transductor acústico subacuático esférico, su frecuencia resonante en el aire. Se puede ver que la frecuencia de resonancia de la cáscara esférica piezoeléctrica delgada es solo su radio promedio R y la densidad del material S, el Modulus y E11 de los jóvenes, está relacionado con la relación de Poisson, que es equivalente a simplificarlo a una cubierta esférica de Material elástico isotrópico. Se puede ver que cuando se determina el material piezoeléctrico, mayor será el radio promedio R de la cubierta esférica, mayor será el punto de resonancia y más amplio el ancho de banda de trabajo. Cuando esté en agua, debido a la mayor impedancia de radiación del transductor de carcasa esférica piezoeléctrica, su frecuencia resonante será ligeramente inferior a la frecuencia de resonancia en el aire. Cuando se usa el hidrófono esférico piezoeléctrico para la recepción de baja frecuencia, para garantizar la planitud de su sensibilidad, su frecuencia de trabajo está lejos de su frecuencia de resonancia. En la ingeniería, generalmente se requiere que su frecuencia de resonancia sea al menos 5 veces la frecuencia límite superior de su trabajo.

2 Análisis del rendimiento de resistencia a la presión del transductor de cáscara esférica piezoeléctrica.

Los modos de falla de las estructuras resistentes a la presión incluyen principalmente la falla de la resistencia, la falla de la rigidez, la falla de la estabilidad y la falla de la corrosión. Para los hidrófonos grandes profundidad, la carga que los osos es principalmente la presión del agua externa, y sus modos de falla son principalmente la falla de la fuerza y ​​la falla de la estabilidad. Las dos situaciones de falla del transductor de cáscara esféricas piezoeléctricas se discuten a continuación.

2.1 Análisis de fallas en la fuerza

La falla de la fuerza se refiere al fenómeno que se produce la deformación o la fractura irreversibles después de que la tensión máxima en el recipiente excede el límite de rendimiento, lo que hace que el contenedor pierda su capacidad de carga. Correspondiente a la falla de la resistencia es la presión máxima permitida del transductor de carcasa esférica piezoeléctrica. De acuerdo con la teoría libre de momento de la cáscara giratoria, bajo la acción de la presión externa P, la cubierta esférica producirá la tensión axial de la tensión de la tensión Z y el estrés de tracción de los aro, y los dos son iguales en valor. Entre ellos, D0 está fuera del diámetro de la cáscara esférica, la unidad es mm; Es el grosor de la carcasa esférica, la unidad es mm. Según la teoría del máximo estrés principal, se debe satisfacerse el diseño de la estructura resistente a la presión. Entre ellos, es el estrés permitido. De acuerdo con la norma nacional de mi país GB 150.3, para la resistencia de rendimiento de temperatura normal estándar, el factor de seguridad es NS = 1: 5. La resistencia de rendimiento de temperatura normal del material cerámico piezoeléctrico P-51 utilizado en la cubierta esférica piezoeléctrica es rel = 137: 9 MPa, por lo que la tensión permitida del material [] = REL / NS = 91: 9 MPa. Sustituyendo el parámetro T, la presión máxima permitida del transductor de cáscara esférica piezoeléctrica se puede obtener, ya que es fácil saber que cuanto mayor sea la relación t del espesor de la cubierta esférica hasta el diámetro exterior, más fuerte la resistencia a la presión de la carcasa esférica piezoeléctrica. capacidad.

2.2 Análisis de fallas de estabilidad

La falla de la estabilidad se refiere al fenómeno que el contenedor cambia de un estado estable de equilibrio a otro estado inestable bajo la acción de la carga externa, y su forma cambia repentinamente y pierde su capacidad normal de trabajo. Correspondiente a la falla de la estabilidad es la inestabilidad crítica, la presión permitida del transductor de carcasa esférica piezoeléctrica. De acuerdo con la teoría de la pequeña deformación, la PCR de presión de inestabilidad crítica de la carcasa esférica en la fuerza externa tiene un gran error para esta fórmula, por lo que a menudo se usa un gran factor de seguridad para compensar. Según GB 150.3, el factor de seguridad de estabilidad se toma como M = 14:25, por lo que la presión crítica permitida para la inestabilidad circunferencial [P] = PCR / M. Sustituyendo el parámetro T de la misma manera, la presión crítica permitida para la inestabilidad circunferencial del transductor de cáscaras esféricas piezoeléctricas es fácil de saber. Cuando se determina el material piezoeléctrico, mayor será la proporción T del grosor esférico de la cubierta al diámetro exterior, mayor será la presión, la estabilidad y la resistencia a la presión de la cubierta eléctrica de la bola es más fuerte.

3 simulación de elementos finitos

Desde el análisis anterior, para la sensibilidad y la frecuencia de trabajo de la cubierta esférica piezoeléctrica, mayor será el diámetro exterior, más delgado; y por su resistencia a la presión, cuanto menor sea el diámetro exterior, más grueso el grosor. es bueno. Es decir, el rendimiento acústico y el rendimiento de resistencia a la presión se oponen mutuamente. Teniendo en cuenta los requisitos de rendimiento acústico y resistencia a la presión, así como la dificultad y el costo del procesamiento de la cubierta esférica (generalmente cuanto mayor sea el diámetro externo, mayor será el grosor, mayor será la dificultad de procesamiento y cuanto mayor sea el costo), el radio exterior de El diseño esférico de la cáscara B = 15 mm, espesor = 3 mm. El material piezoeléctrico utilizado en la cubierta esférica es P-51, su coeficiente piezoeléctrico G33 = 25: 6 10 3 V M / N, G31 = 9: 6 10 3 V M / N, Densidad S = 7600 kg / m3, Módulo de joven Y E11 = 6: 0 1010 PA, Ratio de Poisson = 0:36.

3.1 Simulación de las características acústicas de la cáscara esférica piezoeléctrica.

Para verificar la exactitud del análisis de las características de recepción acústica del transductor de carcasa esférica piezoeléctrica, el método de análisis de elementos finitos se usa para modelar y simularlo, y se usa el software de simulación COMSOL5.4.

3.1.1 Recepción de la simulación de sensibilidad.

Primero cree un modelo de estructura de cáscara esférica tridimensional. Para simplificar la geometría de modelado y acelerar la solución, el modelo solo crea 1/8 cáscaras esféricas piezoeléctricas y utiliza 3 restricciones de simetría plana para lograr una concha esférica completa. Cree un sistema de coordenadas de polarización radial de material piezoeléctrico en coordenadas esféricas y use los parámetros de material del material piezoeléctrico P-51. Ajuste la carga de límites como presión de 0.1 MPa en la superficie exterior y sin presión en la superficie interior. Al realizar el análisis de dominio de frecuencia, se resuelve como un problema de estado estable. La Figura 2 muestra los resultados de la simulación de la distribución potencial de la cubierta esférica piezoeléctrica cuando se someten a una presión con una frecuencia de 500 Hz y una presión de 0.1 MPa.

Sustituyendo el tamaño y los parámetros de material de la cubierta esférica piezoeléctrica en la fórmula, el circuito abierto teórico cuando se somete a una presión de sonido de baja frecuencia de 0.1 MPa.

El voltaje de salida es de 11.646 V. Se puede ver en la Figura 2 que cuando la cubierta esférica piezoeléctrica está sujeta a una presión de sonido de 0.1 MPa a 500 Hz, el resultado de la simulación de su voltaje de salida es de 11.632 V, que es consistente con lo teórico valor. En este momento, su sensibilidad es 198.7 dB @ 500 Hz (0 db = 1 v / pa).

3.1.2 Simulación de frecuencia de resonancia

Los siguientes también utilizan el método de simulación de elementos finitos para simular la frecuencia de resonancia de la carcasa esférica cerámica piezoeléctrica, y la banda de frecuencia de simulación es de 1 Hz / 200 kHz. Primero, el material de la cáscara esférica piezoeléctrica se simplifica en un material elástico isotrópico, y se realiza el análisis de barrido de frecuencia, y la curva de respuesta de frecuencia de su deformación se muestra en la Figura 3. Según la fórmula (3), el resonante La frecuencia de la FA de la cáscara esférica piezoeléctrica en el aire se deriva de ser 58.557 kHz. De la Fig. 3, se puede ver que el valor simulado de la frecuencia resonante es de 58.9 kHz, que es básicamente consistente con el valor teórico. Cabe señalar que la fórmula (3) es solo un cálculo simplificado para la carcasa esférica delgada isotrópica, y el material de carcasa esférica piezoeléctrica no es isotrópica, y el grosor es relativamente grueso, aplicar directamente la fórmula (3) tendrá ciertos errores. . Si los parámetros completos de las cerámicas piezoeléctricas están sustituidas, la curva de respuesta de frecuencia de la sensibilidad de voltaje de circuito abierto se muestra en la Figura 4. Se puede ver en la Figura 4 que en la banda de frecuencia de 1 Hz 10 kHz, la curva de sensibilidad de la La cáscara esférica piezoeléctrica es muy plana, con una sensibilidad de 198.7 dB, que es consistente con el análisis teórico. La frecuencia resonante se convierte en 72.1 kHz, que es ligeramente más grande que el resultado del cálculo de la fórmula (3), pero no afecta la validez de la fórmula en las aplicaciones de ingeniería. Dado que el coeficiente de amortiguación relevante del material piezoeléctrico no se puede obtener, el factor de pérdida de la matriz de flexibilidad y el factor de pérdida de matriz piezoeléctrico en el modelo se establecen en 0, lo que conduce a la simulación de que la sensibilidad de la cubierta esférica piezoeléctrica en la frecuencia de resonancia es 155 dB, de hecho, la sensibilidad debe ser menor que este valor.

3.2 Simulación del desempeño de resistencia a la presión deConcha esférica piezoeléctrica

La fórmula de cálculo teórico de la resistencia a la presión en la Sección 2 es una fórmula simplificada resumida para la conveniencia de la aplicación de ingeniería, y la concha esférica piezoeléctrica real. Losoles se abrirán debido a las necesidades de instalación, lo que puede hacer que la capacidad de presión real sea inconsistente con el Resultados de cálculo teórico. Para obtener la capacidad de presión del transductor de cáscara esférica piezoeléctrica de la manera más precisa posible, la simulación estática de la estructura y la simulación de revestimiento de vallas propios se llevaron a cabo, respectivamente, a través del Banco de Workbench del software de análisis de elementos finitos.

3.2.1 Simulación estática estructural.

La simulación estática estructural puede obtener la distribución del estrés a lo largo de la estructura cuando la estructura está bajo carga. Por lo tanto, la tensión máxima permitida del material conocido es

La presión máxima permitida que puede soportar se puede simular. Se establece un modelo tridimensional de la cáscara esférica, y los orificios de montaje se establecen en el modelo de cáscara esférica. Adoptar la cáscara esférica

El método hexahedron se usa para dividir la cuadrícula, y los soportes de rodillos se configuran en la superficie cilíndrica y el plano inferior del orificio de montaje, y la presión se aplica a la superficie exterior del transductor de carcasa esférica piezoeléctrica.

Cambie constantemente el tamaño de la presión y realice un análisis estático estructural. La simulación encontró que cuando la presión aplicada en la superficie exterior alcanza 28 MPa, la piezoeléctrica.

La tensión máxima de la cubierta esférica es de 151 MPa, y su distribución de estrés se muestra en la Figura 5 (para facilitar la observación de la tensión interna, la cubierta esférica piezoeléctrica se corta a lo largo de la línea central para mostrar

Show). Cabe señalar que la tensión máxima solo se produce en la línea de límite del filete en el orificio de montaje, y la tensión máxima en los otros lugares restantes es menor que este

La tensión segura permitida del material piezoeléctrico es de 91.9 MPa, por lo que la presión máxima permitida de la cubierta esférica piezoeléctrica puede alcanzar 28 MPa de acuerdo con la simulación. Y la raíz

Según la fórmula (6), la presión máxima permitida del transductor de cáscara esférica piezoeléctrica se puede obtener como 36.8 MPa. Se puede ver que la resistencia a la compresión de la cubierta esférica después de la perforación es menor que la de la completa

La fuerza teórica de toda la cáscara esférica. En la simulación, el fenómeno de concentración de estrés que aparece en unos pocos lugares en el orificio de montaje excede la tensión permitida de seguridad, y si afecta la resistencia a la presión de la cubierta de la cubierta esférica piezoeléctrica que aún se debe verificar por la prueba de presión.

3.2.2 Eigenvalue Simulación de pandeo.

La simulación de pandeo por valorvalue puede obtener los modos de pandeo de estructuras de cáscara delgada y sus correspondientes presiones de pandeo crítico. Se aplicó una presión de 1 MPa a la superficie exterior del transductor de cáscara esférica piezoeléctrica, y se realizó su análisis de pandeo por valorvalato. Los resultados de la simulación muestran que el modo de pandeo de primer orden se muestra en la Figura 6, y el número de Wavenum N = 4, que es consistente con las características de inestabilidad de la carcasa esférica. El factor de carga de pandeo de primer orden es de 3379, por lo que su carga crítica de primer orden es de 3379 MPa. Dado que el primer orden es el valor más bajo de la carga de pandeo, esto significa que la estructura de cáscara esférica piezoeléctrica no será estable hasta que la presión teórica alcance 3379 MPa. Según la fórmula (7), la presión crítica de la inestabilidad circunferencial del transductor de carcasa esférico piezoeléctrico se puede obtener como 2970 MPa, que es básicamente consistente con los resultados de la simulación. Los resultados de la simulación de elementos finitos muestran que la presión máxima permitida del transductor de carcasa esférica piezoeléctrica es de 28 MPa, y su presión de pandeo crítico es de 3379 MPa, lo que indica que cuando la presión externa continúa aumentando, la cubierta esférica piezoeléctrica cambia la primera aparición de El dispositivo de energía es falla de resistencia, que también muestra que su profundidad de voltaje de resistencia segura es de 2800 m.

4 Prueba de desarrollo y rendimiento de hidrófono de presión esférica.

4.1 Desarrollo de hidrófono esférico resistente a la presión.

En este documento, un respaldo de aire radializado radialmente.Transductor de cáscara esférica piezoeléctricaSe utiliza como sensor de recepción acústico, y se diseñó y fabrica un hidrófono a presión esférico resistente a la presión. El radio exterior de la carcasa esférica piezoeléctrica utilizada en el hidrófono resistente a la presión esférico es de 15 mm, el espesor de la carcasa esférica es de 3 mm, y el material cerámico piezoeléctrico utilizado para la cubierta esférica es P-51. El interior de la cáscara esférica piezoeléctrica es una cavidad, y la capa más externa está en maceta con una capa de caucho permeable al sonido para aislar, sellar y proteger. El grosor del caucho permeable al sonido es de 3 mm. El objeto físico de un hidrófono resistente a la presión esférico. El diámetro de todo el hidrófono es de 36 mm.

4.2 Prueba de rendimiento de hidrófono de presión esférica.

4.2.1 Recibir la prueba de sensibilidad

El hidrófono resistente a la presión esférico terminado se coloca en un tubo de onda de pie, y su sensibilidad de recepción de circuito abierto de baja frecuencia se prueba mediante el método de comparación. Resistente a la bola

El hidrófono de presión y la hidrófona estándar se colgan a la misma altura en el tubo de onda de pie al mismo tiempo, cambiando la frecuencia de emisión de la fuente de sonido del tubo de onda de pie y graba tanto al mismo tiempo.

A través del método de comparación, la sensibilidad de recepción de laHidrófono esférico resistente a la presión.es obtenido. El tubo de onda de pie utilizada solo puede producir una combinación de 50 1000 Hz.

Onda de pie de rejilla, por lo que la banda de frecuencia de medición esta vez es de 50 1000 Hz. Los resultados medidos de la curva de sensibilidad del hidrófono resistente a la presión esféricos se muestran en la Figura 8. por

El resultado de la prueba muestra que la sensibilidad del hidrófono resistente a la presión esférico en la banda de frecuencia de 50 1000 Hz es aproximadamente 198.4 dB, que es básicamente consistente con el valor teórico. en

En el rango de 50 1000 Hz, la fluctuación de sensibilidad no supera los 0.5 dB. El tubo de onda de pie solo se puede calibrar por debajo de 1 kHz. Para la banda de frecuencia de 1 kHz a 10 kHz, la medición se realiza en un tanque anequioico. Ponga el hidrófono resistente a la presión esférico terminado y el hidrófono estándar en la misma posición del tanque anequoic, use la fuente de sonido para reproducir señales de frecuencia de una frecuencia de diferentes frecuencias y use el método de comparación para completar la medición de sensibilidad de recepción. Los resultados medidos de la curva de sensibilidad del hidrófono resistente a la presión esférico a 1 kHz y 10 kHz se muestran en la FIG. 9. A partir de la prueba los resultados de la prueba de la sensibilidad del hidrófono resistente a la presión esférico en la banda de frecuencia de 1 kHz y 10 kHz tiene aproximadamente 198 dB, que es básicamente consistente con el valor teórico. En el rango de 1 kHz a 10 kHz, la fluctuación de sensibilidad no supera los 1.4 dB.

4.2.2 Prueba de auto-ruido

Para asegurarse de que el hidrófono pueda recoger señales de sonido débiles, se requiere que el hidrófono tenga un fuerte ruido propio equivalente. Hidrófono de presión esférica

Se coloca en un tanque de vacío con protección electromagnética, amortiguación y reducción de vibraciones, y la prueba de auto-ruido se realiza en la tarjeta de adquisición de señal BK-3050 con un ruido extremadamente bajo.

El espectro de auto-ruido equivalente del hidrófono resistente a la presión esférico se muestra en la línea de sólido rojo en la Figura 10. La línea de puntos negros en la Figura 10 es la primera investigación sobre el ruido del océano. El nivel de espectro de ruido del fondo del océano del estado del mar de 0 niveles. resumido por Kundson [9]. Según la curva de Kundson, el ruido del fondo del océano en estado de mar, el nivel de espectro de sonido es de aproximadamente 44 dB @ 1 kHz. Cabe señalar que estos datos son un resultado de investigación en 1948. En los últimos años, como el envío global

Con un rápido desarrollo, el ruido de fondo del océano está aumentando año por año. La línea de puntos azules en la Figura 10 es el nivel de espectro de ruido de fondo del Mar del Sur China en 2013 en la línea de condiciones del mar de nivel 0, se puede ver que el nivel de espectro de sí mismo equivalente del hidrófono resistente a la presión esférico es menor que o igual al estado del mar de nivel 0 en el rango de 10 1500 Hz. El ruido de la escena es ligeramente más alto que el ruido de fondo del océano del estado del mar de 0 niveles en el rango de 1500 5000 Hz. Su espectro equivalente a sí mismo a 1000 Hz. El nivel es de 46.5 dB.

4.2.3 Resistir la prueba de rendimiento de voltaje

Con el fin de verificar la capacidad de resistencia a la presión de laHidrófono esférico resistente a la presión., se colocó una muestra del hidrófono resistente a la presión esférico en un autoclave para una prueba de presión. Para garantizar la seguridad, el sistema de prueba se presuriza con agua de alta presión. Según el análisis anterior, su capacidad de resistencia a la presión segura es de 28 MPa, que es inferior a 1,5 veces el factor de seguridad

El resultado obtenido, es decir, su capacidad de presión máxima teórica es de 42 MPa. Para equilibrar la seguridad y la facilidad de uso, aquí está redondeado para

30 MPa para pruebas. Durante la prueba, primero presurice a 30 MPa, mantenga presionada la presión durante 3 horas, suelte la presión y verifique el hidrófono; Luego presurice nuevamente a 30 MPa, y repita la prueba 3 veces. No se produjo una caída de presión significativa durante todo el proceso de presurización. Después de cada presurización, marque el hidrófono para ser probado. La apariencia no está dañada. El pesaje es consistente antes y después de la prueba. Luego, la sensibilidad se prueba nuevamente en el tubo de onda de pie. El resultado de la prueba muestra que la sensibilidad es básicamente la misma que la sensibilidad antes de la presurización. Esto demuestra que puede soportar 3000 m de presión de agua.

5. Conclusión

En este documento, se usa una combinación de fórmula teórica y simulación de elementos finitos, y la estructura de la carcasa esférica piezoeléctrica y el material tienen la capacidad de resistencia a la presión, y el transductor de carcasa esférico piezoeléctrico de respaldo polarizado radializado se usa como elemento sensible a la recepción acústica. E hizo un hidrófono esférico resistente a la presión. El diámetro de la hidrófona resistente a la presión esférica es de 36 mm, la banda de frecuencia de trabajo es de 50 Hz 10 kHz, la sensibilidad de baja frecuencia es de 198.4 dB, el nivel de espectro de auto-ruido equivalente es de 46.5 dB @ 1 kHz, y la profundidad de trabajo es 3000 m. El esquema de carcasa esférico piezoeléctrico con respaldo de aire utilizada en este documento ha obtenido una cierta capacidad de resistencia a la presión bajo la condición de alta sensibilidad. Si la profundidad de resistencia a la presión se mejora continuamente, la sensibilidad debe perderse al costo. Esta solución puede lograr una resistencia a la presión relativamente limitada. Si el hidrófono necesita obtener una mayor resistencia a la presión (como la profundidad del mar completo), es mejor elegir una solución de desbordamiento de aceite o lleno de aceite.