Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2021-06-22 Origen:Sitio
Introducción
La hidrófona circular es un tipo de hidrófono comúnmente usado, que generalmente se usa en bandas de baja frecuencia. Tiene las características de la respuesta de frecuencia plana, el tamaño pequeño, la baja sensibilidad de la aceleración, la no directividad y la buena consistencia. El unidireccionalSensor circular de hidrófonoIntroducido en este artículo está hecho de un tubo cerámico dipolo y un tubo de cerámica Monopole. La señal recibida por el dipolo es desplazada y amplificada, y luego la señal se recibe con la sintetización de Monopole para formar una directividad en forma de corazón. El hidrófono circular unidireccional es pequeño en tamaño y ligero en peso. Como el elemento piezo de una gran matriz de recepción, puede reducir efectivamente el peso de la matriz. Especialmente cuando se usa en una matriz conformal, puede funcionar como un deflector de sonido virtual y realiza la detección. El puerto y el puerto se distinguen.
1 análisis teórico
El diagrama esquemático de la hidrófona circular unidireccional se muestra en la Figura 1. Se puede ver que el hidrófono de tubo circular unidireccional utiliza la directividad natural del dipolo y la directividad omnidireccional del monopolo para sintetizar la directividad cardioide.
En la banda de baja frecuencia, la diferencia de fase entre el modo de vibración monopole y el modo de vibración dipolo del tubo cerámico piezoico del mismo tamaño es de 90 °, por lo que el tubo cerámico piezoeléctrico dipole se puede compensar durante 90 ° Fase. Al mismo tiempo, existe una diferencia en la magnitud de la señal recibida entre los dos, por lo que la amplitud del dipolo debe amplificarse para que las ondas de sonido incidentes en la dirección de 180 ° se cancelen entre sí, y la directividad de la El hidrófono está en forma de corazón.
2 elemento finito simulación dehidrófono unidireccional
Use el software de simulación de elementos de elemento ANSYS para construir un modelo de hidrófono. Como se muestra en la Figura 2, el azul es un dipolo, el rojo es un monopole, y el rosa es un área de agua. El uso de los límites simétricos puede simplificar el modelo, y solo necesita construir un modelo 1/2. El material cerámico piezoeléctrico es PZT-5, el tamaño isφ20mm × φ18mm × 10mm, su frecuencia de resonancia es a 48KHz.
De acuerdo con el análisis teórico, primero calcule la fase y la sensibilidad de recepción de las señales de recepción de monopole y dipolo, respectivamente, y los resultados se muestran en la Figura 3 y la Figura 4. Se puede ver que en la banda de baja frecuencia, la diferencia de fase entre La radiación Monopole y Dipole es de aproximadamente 90 °, con fluctuaciones de 2.5 °. Cambio de la diferencia de sensibilidad Curva. La línea tiene una pendiente mínima alrededor de 6kHz. De acuerdo con esto, la frecuencia de operación del centro se puede ajustar alrededor de 6kHz, el cambio de fase de dipolo es de 90 grados, y la compensación de amplitud es 10 veces.
De acuerdo con el cambio de fase y la compensación de amplitud calculados anteriormente, el tubo circular unidireccional se simula y se calcula, y el diagrama de directividad se muestra en la Figura 5. Se puede ver que el hidrófono tiene la mejor directiva en forma de corazón a 6kHz. En el rango de 4khz ~ 12 kHz, la diferencia de radiación antes y después del hidrófono por encima de 10dB, se puede considerar que la hidrófona tiene una unidireccionalidad y puede distinguir el frente y la espalda.
3 Fabricación y prueba de hidrófono de tubo circular unidireccional.
De acuerdo con los resultados del cálculo de la simulación, la imagen real de un hidrófono de tubo circular unidireccional se muestra en 6.
Medida en la piscina anócrata, use la placa de adquisición para la adquisición de datos, y use MATLAB para procesar los datos obtenidos de acuerdo con la compensación de cambio de fase y amplitud obtenida por la simulación. El diagrama de directividad obtenido se muestra en 7.
Los datos de gráficos direccionales de 4kHz ~ 12 kHz medidos del tubo circular unidireccional es básicamente consistente con la simulación, pero la diferencia de radiación delantera y trasera es ligeramente más pequeña que el resultado de la simulación, que es causada por la gran y pequeña directividad de la figura de ocho. . Esta prueba verifica que el unidireccional.Sensor de hidrófono de tubo circularTiene un rendimiento unidireccional de banda ancha. Como elemento de matriz de recepción, tiene la capacidad de distinguir entre estribor y estribor.
4. Conclusión
En este documento, se diseñó un tubo circular unidireccional. Usando el principio de la síntesis de la directividad de monopole y dipolo, la compensación de fase y la amplificación de amplitud se realizan en el dipolo, y se puede obtener la unidireccionalidad en la banda de frecuencia de 4kHz ~ 12 kHz. Finalmente, pasa la prueba. Se verifica la posibilidad de este tipo de hidrófono, y tiene una cierta perspectiva práctica. El siguiente paso es mejorar la producción del tubo dipolo, optimice la sensibilidad del hidrófono y amplíe la banda de frecuencia de trabajo.
