Investigación de progreso y oportunidades de desarrollo de tecnología de transductores acústicos submarinos (2

Progreso de la investigación de los transductores de aguas profundas.

Espacio en el mar de profundidad es la nueva altitud dominante de la competencia militar marítima actual. Uno de los objetivos estratégicos marinos de mi país es avanzar hacia el azul profundo. El desarrollo del equipo acústico de mar profundo promueve avances continuos en la investigación del transductor de aguas profundas. Entre los transductores de baja frecuencia introducidos en la sección 1.1 de este artículo, el transductor de disco curvo y el transductor de anillo de acoplamiento de haz de tubo con estructura de cavidad de desbordamiento también son ejemplos de diseño de transductores de agua profunda. No los repetiré aquí, pero introduciré algunos típicos. Los nuevos resultados de investigación de los transductores de agua profunda.

La Figura 7A muestra los dos principales HelmholtzTransductor acústico subacuáticoEstructuras que utilizan excitación final e excitación intermedia. Se realiza un estudio teórico de la frecuencia de resonancia de la cavidad líquida en condiciones de paredes elásticas. La Figura 7B muestra el transductor de banda ancha de baja frecuencia de baja frecuencia de múltiples cavidades diseñada mediante transductor de tubo de desbordamiento como fuente de excitación. El transductor de baja frecuencia y alta potencia Janus-Helmholtz diseñada en la FIG. 7C; También está extendiendo el cilindro de la cavidad del transductor de Janus-Helmholtz hacia la parte frontal de la radiación del pistón, se forma una nueva cavidad líquida en la boca del radiador Janus. El transductor multi-cavidad Janus-Helmholtz (Figura 7D) permite al transductor tener una banda de frecuencia de trabajo más amplia. La FIGURA 7E muestra el transductor de aguas profundas de anillo de desbordamiento diseñado para la comunicación acústica subacuática. El diseño utiliza el efecto de acoplamiento de la resonancia de la cavidad líquida y la vibración radial del anillo circular para lograr características operativas de banda ancha. La Figura 7F muestra la directividad de medio espacio diseñada del transductor de banda ancha de agua profunda anillo de desbordamiento. La base de metal se usa para mejorar la directividad vertical del transductor y suprimir la radiación trasera. El transductor longitudinal de banda ancha de aguas profundas diseñado en la Figura 7G. El transductor utiliza el acoplamiento de la vibración longitudinal y la cubierta frontal que dobla la vibración para lograr una operación de banda ancha. El transductor está encapsulado en una carcasa resistente a la presión de la aleación de titanio, y la carcasa y el transductor se rellenan con aceite de silicona. , A través del dispositivo de balance de presión para lograr un trabajo profundo del agua.

Figura 7 Transductor de aguas profundas

1.4 Investigación de progreso del vector hidrófono.

Con la atención profunda de las personas a la información vectorial del campo de sonido y la importancia deHidrófono vectorialInvestigación, la tecnología de hidrófono vector continúa desarrollándose y se ha convertido en uno de los puntos de acceso internacional de investigación en los últimos años. En el siglo XXI, la investigación de aplicaciones de hidrófono vector de mi país es la más activa. De acuerdo con los resultados estadísticos a fines de 2014, casi la mitad de los logros académicos en el campo de los hidrofonos internacionales vectoriales y sus aplicaciones vinieron de mi país. Aquí hay una breve introducción al reciente progreso de la investigación de los hidrófonos vectoriales.

La estructura típica de un vector hidrófono es un copodo. El hidrofono vectorial de modo co-modo se realiza mediante el encapsulación de elementos sensibles a inercia (acelerómetros de vibración, velocímetros, etc.) en una cubierta esférica o cilíndrica. Su principio de funcionamiento se basa en las características de una esfera o cilindro rígido que hace un movimiento oscilante bajo la acción de un campo de sonido, y generalmente está diseñado para una flotabilidad cero (Figura 8A). La teoría y la tecnología en esta área son relativamente maduras. Hoy en día, los nuevos tipos de materiales de cristal solo piezoeléctricos PMNT y PZNT se utilizan para reducir el volumen del hidrófono, aumentar la sensibilidad y reducir el propio ruido propio. Los hidrófonos vectoriales se utilizan principalmente en matrices basadas en la orilla, matrices remolcadas y matrices laterales. Los hidrófonos vectoriales de baja frecuencia también se utilizan en la medición de ruido del ambiente marino, sumergible / boya y otros sistemas.

Figura 8 Hidrófono vectorial

La Figura 8B es una hidrófona de vector de columna de co-vibración que se puede instalar de forma fija. Su principio básico no ha cambiado. En la estructura, el marco de la suspensión se reemplaza por una varilla de montaje, y el resorte de suspensión se cambia a un resorte de goma. El escenario de la aplicación de esta estructura se puede extender a la instalación fija en el portador de la plataforma.

Con el desarrollo de la tecnología de procesamiento micro-electromecánica (MEMS), la tecnología MEMS se ha aplicado al diseño y desarrollo de hidrófonos de vectores. La tecnología MEMS puede integrar componentes microelectrónicos, tales como unidades sensibles, circuitos de control, circuitos de coincidencia de bajo ruido y módulos de preprocesamiento de muestreo. En uno, la señal acústica se convierte en una señal eléctrica. Un modo de trabajo típico es usar un sensor de micro-aceleración como elemento sensible (Figura 8c), use el principio de efecto piezoresistivo de silicio de cristal único para diseñar un chip sensible y desarrollar un vector de MEMS compuesto cilíndrico de co-vibración tridimensional. hidrófono. Otro modo de trabajo se basa en el principio de biónicos, imitando el principio de las células de detección mecánica lateral de los peces para detectar el movimiento del agua y diseñar un hidrófono vector piezoresistivo de MEMS (Figura 8D).

La hidrófona de fibra óptica es una de las aplicaciones exitosas de la tecnología de detección de fibra óptica en el campo de la acústica subacuática. Muestra las características técnicas de alta sensibilidad, bajo ruido, gran rango dinámico y anti-interferencia. En los últimos años, también se ha utilizado ampliamente en hidrófonos vectoriales. Los investigadores han diseñado y desarrollado un hidrófono vectorial de fibra óptica. La figura 8E es un hidrófono de vector de fibra óptica cilíndrica tridimensional. Basado en la rejilla Bragg, la unidad de detección de aceleración y la unidad de detección de presión de sonido están diseñadas, y se desarrolla el vector de velocidad de la velocidad de la velocidad de vibración de la presión de sonido. La Figura 8F es una hidrófona 3D de fibra esférica. Sobre la base del sistema de interferencia de fibra de mantenimiento de polarización completa, se ha desarrollado un hidrófono vector de fibra interferométrica de fibra interferométrica de Ortogonal 3D, que tiene una estructura compacta y el centro de sonido coincide en un momento.

El progreso de la investigación de los transductores de baja frecuencia, los transductores de banda ancha de alta frecuencia,Transductores de aguas profundas, y vector hidrófonos. Aunque los datos recopilados no son exhaustivos, es bastante típico y representativo. Básicamente, representa el contorno fronterizo del desarrollo de los transductores acústicos submarinos de mi país. En comparación con el trabajo de innovación icónico en los transductores en diferentes períodos del mundo, una parte considerable del trabajo de diseño innovador en mi país es de varios años o incluso más de diez años más tarde que el nivel internacional de tecnología de vanguardia.

El mayor impulso para el desarrollo de los transductores hidroacústicos de mi país proviene de los requisitos de la aplicación en el campo de la tecnología hidroacústica. En un período en un período en que la fuerza económica y la fuerza científica y tecnológica de mi país son relativamente débiles, este método de desarrollo es el más efectivo, pero después de un largo período de tiempo, habrá rastros históricos obvios, lo que resultará en disciplinas no sistemáticas, una serie de productos incompletos y fundamentos teóricos. La situación de tecnología especializada imperfecta imperfecta, apoyo profesional insostenible y un equipo de talento inestable.

En términos de tecnología de transductores de aguas profundas, algunos países marinos importantes ya han tenido muchas tecnologías maduras y series de productos en el siglo XX. Algunos equipos acústicos de mar civil también se pueden exportar a mi país. Sin embargo, la demanda de tecnología de sonar de mar en mi país aún no era fuerte hasta finales del siglo XX. La tecnología de transductores de aguas profundas estaba casi en un estado en blanco en ese momento. En los últimos años, el país ha aumentado su inversión y presta atención a la investigación de teorías básicas y dispositivos básicos básicos. Los nuevos logros en el campo de los transductores acústicos submarinos han sido emergentes, las capacidades técnicas han sido mejoradas año tras año, y el progreso tecnológico ha sido notable. Algunos de los resultados de la investigación enumerados en el artículo anterior se sincronizan con el nivel de frontera internacional, pero la sincronización general y el impulso de desarrollo paralelo integral están lejos de ser formados, especialmente en las direcciones de tecnología de transductores históricamente cortas y débiles y nuevos logros tecnológicos. Solo es raro, y el rendimiento del producto sigue siendo muy débil.