{{{sourceTextContent.title}}}

Leistungsverstärkungstechniken bei der Charakterisierung von Unterwasserschallwandlern

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Erprobung von Relaxor-Ferroelektrika-Einkristallen in der Unterwasserakustik

{{{sourceTextContent.description}}}

Angetrieben durch die Erfordernisse der Entwicklung der Meeresressourcen und des nationalen strategischen Fortschritts entwickelt sich die akustische Unterwasserdetektionstechnologie ständig weiter und führt zu Innovationen. In diesem Bereich spielen Unterwasserschallwandler als Kernkomponenten für die Übertragung und den Empfang von Unterwasserschallwellen eine entscheidende Rolle, so dass eine Leistungsverbesserung unerlässlich ist. Breitbandschwinger bieten erhebliche Vorteile bei der Übertragung von akustischen Unterwassersignalen. Es ist jedoch nach wie vor eine Herausforderung, eine Breitbandübertragung für Hochfrequenzwandler zu erreichen. Breitband-Schallwandler bieten zahlreiche Vorteile.
Name des Experiments: Prüfung von Relaxor-Ferroelektrischen Einkristall-Unterwasser-Schallwandlern
Experimentelles Prinzip:
Diese Studie zeigt, dass bei einem Sendeschallwandler mit mehreren Resonanzfrequenzen durch die Wahl einer geeigneten Anpassungsfrequenz eine erheblich größere Bandbreite erreicht werden kann. Die Ergebnisse zeigen, dass, wenn die Anpassungsfrequenz den unteren oder mittleren Resonanzfrequenzen des Wandlers entspricht, die -3dB Teilbandbreiten 48% bzw. 56% betragen, während die -6dB Teilbandbreiten 68% bzw. 78% betragen. Die maximalen Übertragungsspannungsantworten innerhalb der -6dB-Bandbreite betragen 140,1dB bzw. 138,1dB. Im Vergleich zum Schallwandler ohne akustische Anpassung (-3dB Teilbandbreite von 33%, -6dB Teilbandbreite von 59% und Sendespannungsantwort von 146,6dB) wird die Bandbreite verbessert. Bei Anpassung an die höhere Resonanzfrequenz erreicht die -3dB-Bandbreite 67% (88-177kHz) und die -6dB-Bandbreite 107% (79-259kHz), zusammen mit einer hohen Übertragungsspannung von 143,5dB. Der hergestellte Wandler hat eine Größe von 19 mm × 25 mm, was zeigt, dass der entworfene Wandler Hochfrequenz-Breitband-Unterwasserschallübertragung in einer kompakten Form erreichen kann.
Experimentelles Blockdiagramm:[图片]Foto des Versuchsaufbaus:[图片]Versuchsablauf:
In diesem Experiment wurde ein Becken mit einer Länge von 5 m, einer Breite von 3 m und einer Tiefe von 2 m verwendet. Der zu prüfende Schallwandler und ein Standard-Hydrophon wurden in einer Tiefe von 1 m unter der Wasseroberfläche mit einem horizontalen Abstand von 1 m zueinander befestigt. Wie in der schematischen Darstellung gezeigt, wurde ein Signalgenerator (Keysight 33600A) verwendet, um sinusförmige Impulssignale mit den entsprechenden Frequenzen zu erzeugen. Diese Signale wurden durch einen Leistungsverstärker (Aigtek ATA-L6) verstärkt und an den positiven und negativen Anschluss des zu prüfenden Wandlers angeschlossen. Ein Standard-Hydrophon (Teledyne RESON TC4034) wurde verwendet, um die vom Wandler ausgesendeten Schallwellen zu empfangen. Die empfangenen Signale wurden auf einem Oszilloskop (Keysight DSOX3014T) angezeigt, während ein anderer Kanal des Oszilloskops mit dem Überwachungsanschluss des Leistungsverstärkers verbunden war, um die Frequenz, Amplitude und andere Informationen des Ausgangssignals zu beobachten.
Anwendungsbereiche: Meeresakustik, piezoelektrische Materialien, Unterwassertechnik
Anwendungsszenarien: Akustische Wandler, Breitbandwandler, Relaxor-Ferroelektrische Einkristalle, akustische Anpassungsschichten, elektrische Impedanzanpassung, seitliche Schwingungen, orthogonaler akustischer Strahlmodus, Finite-Elemente-Simulation

{{medias[223586].title}}

{{medias[223586].description}}

{{medias[223587].title}}

{{medias[223587].description}}