Rendimiento resonante del transductor piezoeléctrico cilíndrico (2)

El diseño de este transductor cilíndrico es realizar la conversión electroacústica utilizando la vibración del grosor del elemento de material compuesto 1-3-2 para obtener la directividad uniforme en la dirección horizontal. La frecuencia de diseño del transductor es de 74kHz. Para analizar y predecir la frecuencia resonante del transductor piezoeléctrico, el software de análisis de elementos finitos se utiliza para simular el transductor. Un octavo de la matriz cilíndrica deMaterial PZT PiezocerámicaSe selecciona, es decir, una pieza de 1-3-2 tiras de material compuesto y respaldo se modelan. El tamaño del material compuesto es exactamente el mismo que el tamaño real de la muestra. El diámetro exterior del respaldo es de 60 mm, el grosor de la pared de la tubería es de 5 mm, y la altura es de 15 mm. La figura muestra el modo de vibración del grosor de un elemento del transductor, y su frecuencia de resonancia es de 73.9kHz.

El rendimiento de resonancia de los dos transductores en la piscina silenciador se midió experimentalmente, y las curvas de admisión de los dos transductores fueron casi los mismos, de modo que el proceso de producción era factible y las muestras tenía una buena consistencia. Se presenta la curva de admisión de agua de uno de los transductores piezoeléctricos cilíndricos medidos con un analizador de impedancia de precisión. La frecuencia de resonancia es de 72 kHz. La comparación entre las dos figuras muestra que la medición resulta en el agua, está muy cerca de los resultados de la simulación. Esto demuestra que la frecuencia de vibración de la muestra del transductor cilíndrica básicamente cumple con los requisitos de diseño.

Medición de rendimiento del transductor.

El sistema de calibración acústica automática se utilizó para medir el rendimiento de dos transductores acústicos de agua cilíndrica compuestos, tales como la respuesta de tensión de transmisión, la sensibilidad tensión de recepción, y la directividad. La frecuencia de medición fue de 20 a 100 kHz. El experimento se realizó en el grupo de silenciamiento del centro de medición acústica de la gran fábrica de radio Wall. Las actuaciones de los dos transductores son similares, y las desviaciones relativas están dentro del 5%. El rendimiento de uno de losPZT41Material de la tira piezoeléctricaSe selecciona para el análisis. La respuesta de voltaje de transmisión varía según la frecuencia. El valor máximo es de 139dB, y el ancho de banda 3DB es 7kHz. sensibilidad de recepción del transductor se mide dentro de un rango de frecuencia de 20 a 60 kHz, y su sensibilidad tensión de recepción es -212. (Suelo ondulado 4db). Los resultados de medición de la directividad del transductor muestran que el transductor básicamente tiene una directividad de la horizontal 360, pero la fluctuación es grande, que se debe principalmente a que el intervalo entre los elementos de matriz del transductor es demasiado grande. El área de radiación del elemento piezo es pequeño. El diagrama de directividad vertical muestra que el ancho de haz 3DB en la dirección vertical del transductor es de 12 °.

En el transductor cilíndrico compuesto piezoeléctrico, el elemento compuesto es de 10 mm de espesor, y cuando el diámetro del cilindro piezoe es de 70 mm, la frecuencia de resonancia es de aproximadamente 72 kHz. Si se reduce el grosor del elemento piezoop plosito y se reduce el diámetro del cilindro, la frecuencia resonante de laMaterial de transductor de disco piezo.Se puede aumentar aún más, de modo que cuando el diámetro del transductor sea mayor, se puede obtener una mayor frecuencia resonante, mejorando así la piezoelectricidad pura. Cuando el transductor cilíndrico de cerámica piezoe tiene una mayor frecuencia de resonancia, su volumen es más pequeño y es difícil procesar. Al mismo tiempo, el transductor cilíndrico compuesto 1-3-2 tiene una mejora de ancho de banda más grande que el transductor cilíndrico cerámico piezoeléctrico de la misma frecuencia, y la respuesta de voltaje de emisión es comparable a la de la cerámica piezoico.

Debido a que la estructura de diseño del transductor piezoeléctrico es ligeramente diferente de la estructura después de la fabricación, y el proceso de fabricación debe mejorarse, el rendimiento del transductor es ligeramente más bajo que el resultado esperado del cálculo. Además, el área de radiación de los elementos de la matriz del transductor es pequeña, y la energía de vibración de cada elemento de matriz se distribuye a lo largo de la circunferencia, lo que resulta en una menor sensibilidad de recepción. Sin embargo, al aumentar el área de la superficie radiante del elemento de matriz, reduciendo el grosor del elemento de matriz y reduciendo el espacio entre los elementos de la matriz, la sensibilidad de recepción del transductor puede mejorarse y la uniformidad de la orientación horizontal de la Transductor también se puede mejorar.