La innovación tecnológica en el desarrollo de transductores acústicos subacuáticos (1)

Innovación tecnológica en el desarrollo de transductores acústicos submarinos.

El 70.8% de la superficie de la tierra es el océano. El vasto océano es la mayor casa de recursos del tesoro en la tierra, y el océano también es una posición importante para las luchas militares internacionales. La investigación, el desarrollo y la utilización del océano son inseparables de las ondas de sonido. Las ondas de sonido son el único portador de información que puede viajar largas distancias en el océano. La exploración y el desarrollo de los recursos marinos,Transductor de comunicación submarinay la navegación de los barcos, detección y reconocimiento de objetivos submarinos, monitoreo ambiental y natural.dPronóstico de la islastra y, por lo tanto, confiar en la tecnología acústica subacuática para lograr. El desarrollo de la tecnología acústica subacuática requiere el apoyo de todo tipo de transductores acústicos submarinos. La misión de los transductores acústicos submarinos es transmitir y recibir ondas de sonido bajo el agua, por lo que se llama\"ojos y oídos de equipo acústico subacuático\", que se puede decir que son transductores acústicos submarinos. El nacimiento de \"H \" marca el inicio del desarrollo de la tecnología hidroacústica. El progreso técnico de los transductores hidroacústicos es un requisito previo importante y base para el rápido desarrollo de la tecnología hidroacústica (1)

losTransductor acústico subacuáticoNo es un tema aislado simple, sino un campo técnico multidisciplinario. Los sujetos estrechamente relacionados incluyen: física, ciencia de materiales, matemáticas, mecánica, electrónica, química, ciencia mecánica, etc., por lo que la acústica subacuática, aunque el transductor tiene solo una historia de más de cien años de desarrollo, ahora se ha convertido en un Campo de sujeto vibrante. La necesidad urgente del campo de la tecnología hidroacústica es la fuerza motriz directa para el desarrollo de los transductores hidroacústicos, y el desarrollo de materiales funcionales y el progreso tecnológico son las bases materiales más importantes para el desarrollo de transductores hidroacústicos. A lo largo del historial de desarrollo de transductores hidroacústicos, para cumplir con los requisitos técnicos cada vez mayores en el campo de la hidroacústica en la mayor medida, los materiales funcionales correspondientes se actualizan constantemente. Las personas han realizado investigaciones de aplicaciones especiales en torno a las características de diversos materiales funcionales y diseñados.nSe han propuesto tecnologías de EW y nuevas estructuras, que han mejorado y mejorado el desempeño técnico integral del transductor, que ha permitido un flujo interminable de resultados innovadores de investigación en el transductor. El autor selecciona algunos ejemplos de investigación típicos de los transductores de lanzamiento, analizan y resume las ideas innovadoras de estos trabajos de investigación de varios ángulos diferentes, y esperan brindar a los jóvenes académicos con cierta orientación e iluminación, y explorar activamente los problemas profundos del trabajo de investigación clásico.

1. Innovación técnica del transductor acústico subacuático basado en materiales funcionales.

En 1915, Paul Langevin de Francia y otras utilizaban un transmisor de condensadores y un receptor de partículas de carbono para realizar experimentos acústicos subacuáticos. Estos dos dispositivos de transmisión y recepción deben ser pequeños transductores acústicos subacuáticos; 1917～1918 Langevin Zhiwan diseñó y mejoró el transductor de cuarzo. Su vibrador está compuesto por varias placas de cuarzo piezoeléctricas emparedadas entre dos placas de acero grueso. Esta estructura se llama transductor Langzhiwan. Dado que el cuarzo natural no puede satisfacer la demanda cada vez mayor, se encontró que la sal de cristal piezoeléctrica sintética soluble en agua es un efecto piezoeléctrico más fuerte que el cuarzo, pero su problema de estabilidad limita el alcance de la aplicación, y la piezoelectricidad es ligeramente inferior. Los cristales de fosfato de dihidrógeno (ADP) de amonio, debido a sus propiedades relativamente estables, fueron ampliamente utilizadas en la Segunda Guerra Mundial. En 1920, se aplicó el efecto magnetostrictivo en transductores acústicos subacuáticos; En 1925, los transductores magnetostrictivos de níquel fueron diseñados y aplicados; En 1931, el estudio en profundidad de las hojas finas de níquel llevó al rápido desarrollo de los transductores magnetostrictivos. Y gradualmente reemplazó los transductores de cristal piezoeléctrico; En 1944, se descubrió que las cerámicas de titanato de bario tienen una piezoelectricidad fuerte después de la polarización, y su pérdida es mucho menor que la de los materiales magnetostrictivos. Más tarde, los transductores de cerámica piezoeléctrica de Balio Titanate, se ha desarrollado rápidamente; El plomo polarizado, la cerámica de titanato de zirconato (PZT) descubierta en 1954 tiene piezoelectricidad más fuerte. Hasta el día de hoy, la cerámica piezoeléctrica PZT sigue siendo los principales materiales funcionales de los transductores acústicos submarinos.

En la década de 1970, el Dr. Clark AE en los Estados Unidos desarrolló la aleación ternaria magneticante gigante de la Tierra Rara Terfenol-D. Desde la década de 1990, se ha descubierto la relajación ferroeléctrica única de los materiales de cristal PZN-PT y PMN con propiedades eléctricas de alto voltaje y alta densidad de energía. Esta sección se centrará en los resultados de la investigación de estos nuevos transductores de material funcional.

Una nueva generación de materiales magnetostrictivos y sus transductores.

La nueva generación de materiales magnetostrictivos incluye materiales de aleación de tierras raros y materiales de aleación de metal raros. El efecto magnetoestrictivo gigante de los materiales de aleación de tierras raras se descubrió por primera vez bajo condiciones de baja temperatura. La tensión magnetostrictiva más alta del material TB0.6DY0.4 a 77K es del 0,65%, y la cepa magnetostrictiva más alta de Terfenol-D a temperatura ambiente es de 0.25%. Hay documentos que muestran que se ha desarrollado un transductor longitudinal de doble pistón magnetostrictivo impulsado por una bobina superconductora. La barra magnetostrictiva de la aleación de la tierra rara-Tierra (terbium-disprosium) se coloca en una sala de aire acondicionado (temperatura 50-60k), y la torre de enfriamiento se circula y se enfría por la torre de refrigeración del refrigerador. En la habitación, una bobina de material superconductora proporciona un campo magnético de polarización de DC y un campo magnético de excitación para excitar la varilla magnetostrictiva para generar la vibración de estiramiento y transmitirla a la superficie de radiación del tipo de pistón a través de la pieza de transición mecánica. La superficie radiante del tipo de pistón empuja el medio de agua para generar ondas de presión para la radiación. Una cámara de vacío está diseñada en la estructura para aislar la conducción de calor. La pared exterior de la cámara de vacío es una cubierta resistente a la presión en forma de cúpula, que puede soportar una presión de 10 atmósferas. Los principales parámetros técnicos son los siguientes: La frecuencia de resonancia es de 430Hz, el nivel de fuente de sonido máximo es de 181.4db, y la eficiencia es de aproximadamente el 25%. EstaTransductor de hidrófono bajo el aguacomplica el proceso de fabricación para obtener condiciones de trabajo de baja temperatura. En los últimos años, las personas están dispuestas a usar el material TERFENOL-D que funciona a temperatura ambiente para simplificar el proceso de fabricación, al tiempo que logran un excelente rendimiento de radiación con una nueva estructura.

Es el transductor octagonal octagonal de Terfenol-D completado por Butler igual a 1980. 16 Las barras de tierra raras están dispuestas en dos capas, y 8 barras de tierra raras en cada capa están conectadas a un octágono a través de un bloque de transición en forma de cuña y forma una Circuito magnético cerrado, el bloque de transición está conectado con la superficie radiante de una parte del cilindro (cerca del ángulo central de 45 °), y la varilla de tierra rara se presta pretensada a través de cables de estrés de alta resistencia entre los bloques de transición. La pretensora interna de la varilla de tierra rara es de aproximadamente 13.8MPA, y la frecuencia resonante del transductor en agua a 775Hz, se comparó la conducción no lineal debajo de la condición de campo magnético de polarización de CC y la condición de campo imparcial y el nivel de fuente de sonido. 189.8dB bajo la condición de campo magnético de polarización de DC y 196.2DB bajo la condición de accionamiento no lineal no sesgada se realizó respectivamente.