Nuevos desarrollos de cerámica piezo utilizada en los transductores de sonar submarinos.

El transductor es una parte importante del sonar. Desde la perspectiva de la historia de la hidroacústica, cada paso del desarrollo de la acústica submarina es inseparable del desarrollo de la tecnología de transductores. Dado que los transductores hidroacústicos desempeñan un papel clave en la ingeniería acústica subacuática, muchos países desarrollados han invertido enormemente en la investigación. Desde la historia del desarrollo de equipos acústicos submarinos, desde el comienzo de la Primera Guerra Mundial, el transductor de tipo Langevin que consiste enCristales de cerámica piezoeléctricay se utilizaron masas metálicas. Después de muchos reemplazos de productos, se utilizaron los transductores. El rendimiento ha sido mejorado enormemente. En las últimas dos o tres décadas, debido a la demanda militar, el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, el desarrollo continuo y la aplicación de nuevos materiales transductores, y la aplicación del análisis Finite Piezoem Element en el diseño del transductor, la investigación del transductor. Basado en la teoría clásica y los métodos analíticos, han surgido muchos conceptos y métodos nuevos. El transductor acústico subacuático se enfrenta a una nueva ronda de reemplazo del producto. Transductor diluido magnetoestrictivo gigante, transductor de cerámica piezoico electrostrictivo de alto rendimiento, hidrófono vectorial, transductor de compuesto piezoeléctrico, hidrófono PVDF de área grande de baja frecuencia, hidrófono de fibra óptica, etc. Representa los últimos desarrollos en la investigación del transductor. A partir de este aspecto, este artículo espera con interés los últimos desarrollos de transductores de sonar submarinos.

Transductor magetestrictivo gigante

En la década de 1970, AE Clark descubrió que las aleaciones de tierras raras tienen propiedades super magnetostrictivas. Estas cepas máximas causadas por efectos magnetostrictivos son de 6 a 20 veces más grandes que las deTransductor de tubo piezoeléctricoutilizado en transductores acústicos subacuáticos, y la densidad de energía es de aproximadamente 10 a 20 veces, y la velocidad de sonido solo es de 2/3 a 3/4 de la cerámica piezoeléctrica, y la comparación de rendimiento entre el material de la Tierra de raras TERFENOL2D y el material piezoeléctrico convencional PZT-8 y el níquel se administra. Por lo tanto, en las mismas condiciones de volumen, el transductor hidroacústico TERFENOL2D tiene una frecuencia de resonancia que es de 2/3 a 3/4 inferior a la frecuencia resonante del transductor hidroacústico cerámico piezoeléctrico. Debido a que el transductor hecho de material magnetoestrictivo gigante de la tierra rara TERFENOL2D tiene las características de la gran potencia de transmisión, el pequeño volumen, el peso ligero y el entorno de alta temperatura, se obtiene en el desarrollo del transductor acústico de baja frecuencia de baja frecuencia de baja frecuencia. Atención adecuada y aplicación. En la década de 1980, los países desarrollados han desarrollado varios transductores de tierras raras y los aplicaron al campo militar. Suecia ha desarrollado con éxito transductores de tierra rara curvada con una potencia de sonido de 151 kW para minusweeping. China comenzó la investigación en la década de 1990, pero ha hecho un progreso rápido. Han desarrollado con éxito Transductores de Flexuria Tierra Rara, Transductores con incrustaciones de Tierra Raras y Transductores de Tierra Rara de Varilla Compuesta Longitudinal, etc. Las características principales de los materiales TERFENOL2D son (1) materiales quebradizos y mecanizado difícil. (2) Dado que los materiales de la Tierra de raros no solo son un material conductor magnético, sino también un material conductor, cuando cambia el campo magnético externo, las pérdidas de transductor de TRANSDUCER.EDDY RARE TRANSDUCER se generarán dentro, y las pérdidas serán grandes a altas frecuencias. En comparación con los transductores de cerámica piezoeléctricos, los transductores magnetostrictivos gigantes deben resolver problemas tales como el sesgo magnético, la pretensión, la pérdida de corriente de FeDdy y la compensación de agua profunda. En la actualidad, hay algunas soluciones a estas deficiencias. Con el fin de resolver el problema del material quebradizo y la pérdida de corriente grande de la gran cantidad, se estudia el gigante Magnetostrictive Material GMPC, TERFENOL 2D en polvo, mezclado los materiales de unión, y se presiona y se formó mediante metalurgia en polvo. Para el diseño de transductores magnetostrictivos gigantes, es una solución ventajosa para hacer uso completo de su gran deformación y alta densidad de energía como fuente de excitación del transductor de flexión. Se puede utilizar para hacer una variedad de baja frecuencia, volumen pequeño y conversión de alta potencia. La selección correcta del sesgo magnético, las técnicas previas al estrés y las aplicaciones de los materiales magnetostrictivos gigantes de la Tierra de raras tienen un gran impacto en el rendimiento del transductor. En general, el sesgo magnético se selecciona a 1/3 del valor de saturación magnetostrictiva, y la prequestría se selecciona de 7 MPa a 10 MPa para obtener una gran potencia de salida.

Hidrófono de fibra óptica

La tecnología de hidrófono de fibra óptica comenzó en el laboratorio naval estadounidense a fines de la década de 1970. El hidrófono de fibra óptica tiene las ventajas de la alta sensibilidad, la capacidad de interferencia anti-electromagnética fuerte, el gran rango dinámico, el tamaño pequeño y el peso ligeroHemisferio piezoeléctrico PZT4. Por lo tanto, la tecnología fue altamente valorada tan pronto como nació, y fue considerado como una de las tecnologías clave de la defensa nacional. Después de más de 20 años de desarrollo, la tecnología de hidrófono de fibra óptica ha logrado un gran progreso en los países desarrollados, y se han introducido diversos hidrófonos de fibra óptica. Han completado el sistema de monitoreo de sonido submarino de hidrófono de la FIBRA, la matriz de línea remolcada, la matriz conformada submarina, etc. En particular, el desarrollo exitoso de los láseres de estado sólido ha abierto un vasto mundo de aplicaciones para fibras ópticas. La tecnología de hidrófono de fibra óptica también tiene un buen comienzo. El rendimiento del prototipo de la unidad ha estado cerca o alcanzado el nivel internacional, y se ha llevado a cabo la investigación de tecnología de la matriz de hidrófonos de fibra óptica. La penetración de la investigación de sonar en la tecnología láser, sin duda, abrirá una nueva página en la investigación de sonar. Todo tipo de hidrófonos de fibra óptica están diseñados de acuerdo con el efecto de la onda de sonido para hacer la modulación de la fase o la modulación de intensidad de la luz de la fibra. La fibra se divide en fibra multimodo y fibra de modo único. El hidrófono de fibra óptica se realiza principalmente de fibra de modo único. Tipo de interferómetro y tipo de modulación de intensidad de luz. Bajo la acción de la presión de sonido, se genera el estrés en el núcleo de la fibra óptica para causar cambios en el índice de refracción y la longitud. Estos dos cambios causan la modulación de fase del láser que se propagan en la fibra óptica. El hidrófono de fibra óptica de tipo interferómetro es usar la fibra que se ve afectada por el campo de sonido como la fibra sensible, y la otra está separada del campo de sonido. La fibra con una diferencia de fase fija se usa como la fibra de referencia, que se coloca en los brazos del interferómetro, y el convertidor fotoeléctrico. Después de la síntesis, la interferencia se forma en la superficie del fotomultiplier recibido, y se detecta información acústica. Debido a que la longitud de onda de la luz es muy pequeña, la ligera tensión de la señal causada por la presión de sonido no es un cambio pequeño con respecto a la longitud de onda de la luz, y por lo tanto causa un gran cambio en la intensidad de la luz de salida, por lo que la sensibilidad de El tipo de hidrófono tipo de interferencia de fibra es particularmente alto. El rendimiento técnico logrado por la hidrófona de fibra óptica del interferómetro de fibra es el siguiente: Recepción de sensibilidad de voltaje: - 140dB (0db = 1V / μPA) Sensibilidad de fase: 2. 56 × 10 - 8 Rad / μPA Respuesta de frecuencia: 16Hz ~ 10kHz (ondulación ≤ 3DB) Direccionalidad: omnidireccional (ondulación ≤ 2. 5dB) Entre todos los hidrófonos de tipo de intensidad, el tipo de hidrófono tipo rejilla es un detector acústico subacuático nuevo, comprobado y eficaz.

La salida se expresa como una modulación de intensidad directa del campo de sonido incidente. Su principal principio de funcionamiento es causar el desplazamiento relativo de las dos replicaciones entre la fuente de luz constante y el receptor de la luz bajo la acción del campo de sonido, y la intensidad de recepción es una función del desplazamiento relativo de las dos rejillas, para que la El campo de sonido se puede transformar. Para modulación de intensidad. El propio hidrófono de rejilla consiste esencialmente en dos guías ópticas ópticas (o fibras) alineadas axialmente con un espacio pequeño y las aberturas en la brecha que controlan la transmitancia proporcionan la modulación de intensidad requerida. El hidrófono proporciona todas las ventajas de un dispositivo de modulación de intensidad directa y es económico. El método de rejilla puede lograr una sensibilidad relativamente alta, y el dispositivo es fácil de fabricar, sin ninguna tecnología óptica avanzada, y tiene un rango dinámico de hasta 160 dB, y tiene la capacidad de detectar un desplazamiento causado por sonido menos de 0.01 a Además, debido a la elección flexible de la densidad de rejilla, la compensación, la potencia óptica y la estructura de la hidrófonía, hay más flexibilidad en el diseño de la sensibilidad, el rango dinámico, el tamaño y el rango de frecuencia de operación. Para los hidrófonos de fibra óptica, el ruido del disparo causado por las fluctuaciones actuales en el fotodiodo es su principal fuente de ruido y a menudo se conoce como el límite de ruido teórico. Además, la alineación de haz, el aislamiento de haz de referencia y el aislamiento de la vibración de origen tienen un impacto directo en el rendimiento. La mayor desventaja de los hidrófonos de fibra óptica es el efecto de temperatura grande.