新型宽带圆管换能器研究

提出了一种实现圆管换能器宽带指向性发射的方法.从压电陶瓷圆管模态激励方式和换能器宽带形成机理研究出发,应用有限元方法对压电圆管换能器进行研究.利用Ansys软件建立了圆管换能器的有限元模型,旨在优化换能器结构,分析换能器振动特性、电导特性和辐射特性.在此基础上,设计和制作了一个采用复合激励方式、利用压电圆管一阶呼吸模态和二阶偶极子模态的宽带指向性圆管换能器.结果表明:换能器工作带宽为15~30 kHz,发送电压响应起伏不超过±4dB,具有良好的心形指向性.     

线阵阵元间距和宽度对波束指向性的影响

基于阵元尺寸及间距变化对超声波束指向性的影响,分析了阵列换能器的指向性特征.针对要求波束指向特性指标严格的阵列换能器,研究了其阵元宽度和间距的变化对波束指向性的影响.结果表明,阵元尺寸差异对主波束的宽度无影响,增大阵元宽度可以增大声压幅值并提高接收信号的信噪比.阵元宽度和阵元间距同时变化对波束的指向性影响较大.经过对部分阵元间距及宽度变化的阵列换能器指向性的仿真实验,说明理论分析是可行的.     

气介式弯曲振动换能器的辐射声压及其指向特性

讨论了边缘自由的薄板轴对称弯曲振动时的频率方程及其解．给出了频率方程的前 １５ 个根（σ＝ ０２８）和振动频率;推导出各阶振动模式的通用声压及其指向性表达式;绘出了薄圆板轴对称弯曲振动辐射声压的远场指向性图,为分析和设计复合弯曲超声换能器提供了理论依据     

压电换能器在海洋工程中的应用

简要介绍了声纳的原理及其换能器振动模式，旁视声纳换能器设计的特殊问题，换能器最佳频率的选择、换能器指向性、换能器乘积阵理论和结构以及换能器在海洋工程中的应用     

弯曲振动超声换能器的振动特性及辐射声场研究

对弯曲振动气介式超声换能器的振动特性及辐射声场进行了研究.该换能器由中心激励的弯曲振动圆盘及纵向振动夹心式压电陶瓷换能器组成.对圆板的轴对称弯曲振动进行了分析,得出了边界简支薄圆板的共振频率方程,推出了夹心式换能器与弯曲圆盘复合振子的机电等效电路及总体频率方程,并求出了其辐射远场声压分布指向性的解析表达式及换能器辐射近场的三维声压分布.结果表明,弯曲圆盘换能器的近场声压分布同样具有指向性,且主要分布在与换能器横向尺寸相同的空间内.对于弯曲振动圆板不同振动模式,等效电路参数及声场分布和指向性不同.     

低频弯张换能器指向性数值计算及实验测试

应用亥姆霍兹积分方程与有限元方法，建立了换能器在水中的振动方程，导出了换能器辐射声场指向性公式．实验结果表明，在谐振频率1．16kHz处，换能器水平面上的辐射指向性呈现各向均匀分布的特点，这与理论计算结果一致．     

新型纵弯复合换能器频率特性及辐射声场研究

各边界条件下矩形厚板辐射声场的辐射声场的解析解很难得到,因此利用有限元法分析了由夹心换能器与矩形厚板组成的新型纵弯复合换能器谐振频率的影响因素和辐射声场。结果表明矩形厚板几何尺寸对纵弯换能器频率产生较大影响,谐振频率随着接触面积的增大而增大;随着厚度的增大,各模态频率变化趋势与单独矩形板随厚度增大时频率变化不同;频率较低时,谐振频率随着矩形板宽度的增加而增大,但在频率较大时振动比较复杂,规律不明显需根据具体实际情况确定;同时实验测试结果表明模拟结果与实验结果误差较小。辐射声场研究结果表明矩形板几何尺寸会对复合换能器声场产生不同影响,相同振动模式下随着频率的增加,换能器在各模态频率下的指向性峰值变大且越来越尖锐,并且在主峰外出现了较多次峰;当板厚度增加,相同模态下的指向性变得更加尖锐,其结论可为纵弯振动复合换能器实际工程应用提供理论参考和频率调试依据。     

医用超声阵列换能器波束容差分析与变迹处理

用指向性函数研究了医用超扬阵列换能器在具有幅度误差、相位误差及阵元失效情况下的波束特性,提出并应用幅度加权变迹处理、相位变迹处理和孔径变迹处理方法来改善阵列换能器的波束指向性。计算结果表明：相位误差和高斯分布幅度误差使瓣增大、栅瓣增多、波束特性变差,它们对声场特性的影响由误差的大小及分布情况共同决定。幅度加权变迹处理和孔径变迹处理都可以有效地抑制旁瓣,改变指向性;一个恒定孔径发射,可变孔径接收超声     

圆形活塞圆周阵组合声源的远场指向性

为获得强指向性声源,设计了圆形活塞圆周阵组合声源,根据复合系统的指向性理论推导出声源远场的指向性函数.仿真结果表明:声源远场辐射均匀;声频越高,指向性越强;频率一定,活塞半径增大时,声源指向性也相应增强.相比单活塞声源和活塞个数相当的矩形阵活塞声源,该声源指向性较强.对由6片PZT-4压电陶瓷晶片组成的圆周阵水声发射换能器的实测结果表明,测量值与理论值基本一致,从而证明了该指向性函数的正确性.     

气介式弯曲振动换能器的辐射声压及其指向特性

讨论了边缘自由的薄板轴对称曲振动时的频率方程及其解，给出了频率方程的前１５个根（α＝０．２８）和振动频率；推导出各阶振动模式的通用声压及其指一表达式；绘出了薄圆板轴对称弯曲振动辐射声压的远场指向性图，为分析和设计复合弯曲超声换能器提供了理论依据。     

典型活塞换能器声场分布及其指向性

为了比较分析形状各异的声源声场分布及指向特性,利用瑞利积分和加法定理,计算出5种典型活塞声源辐射声场的远场声压分布和指向性函数,分析了辐射频率和几何尺寸对指向性的影响,并采用MATLAB进行二维及三维的仿真模拟。结果表明,方形(环)活塞的指向性要好于等面积的圆形(环)活塞的指向性;在活塞尺寸不变的情况下,频率增大,所有形状活塞换能器指向性均增强;当频率和外径不变时,内径尺寸对环形活塞指向性影响较小;当频率和内径不变时,外径越大,环形活塞指向性越好。     

水声换能器指向性因数测量精度的分析

指向性因数（或指向性指数）不仅是水声换能器的一个重要参数，也是声呐方程式中的一个重要参数。本文对于目前国内最常使用的三种测量和计算指向性因数的方法及其可能达到的测量精度作了深入和具体的分析。实验和计算结果表明：目前这些方法可能达到的精度约为±0．5～1．0dB。     

弯曲振动阶梯形圆板辐射声场研究

推导了弯曲振动阶梯形圆板一阶振动的辐射声压及指向性表达式,模拟出自由边界条件下阶梯形圆板轴对称弯曲振动辐射声压的指向性图,并与薄圆板、改进的弯曲振动板和实验测量的阶梯形圆板声场指向性图作了对比.结果表明,阶梯形圆板声场的指向性比薄圆板有很大改善,比改进的弯曲振动板声场指向性更尖锐,理论获得的指向性图与Gallego通过实验测量的指向性图符合很好.这为设计和利用这类弯曲振动板辐射器提供了一定依据.     

高分辨力旁视声呐的研究

本文第一部分简单介绍SGP-1型双侧高分辨力旁视声呐系统。在研制和试用突践的基础上,第二至第六部分对旁视声呐的几个主要问题:旁视声呐方程与最佳工作频率;换能器的动态、近埸指向性;航向分辨力、侧向水平距离分辨力、高度分辨力;航行速度的限制、海底目标的检测与识别;记录声图的变换等进行探讨或分析。并给出有关的计算曲线。提供不同海底地质和非地质目标的记录声图。     

超声波测量声速实验中谐振频率的确定

超声波测量声速中,接收换能器与发射换能器间的距离将影响谐振频率的确定。这种影响来源于接收换能器接收到的电压信号大小除了与发射换能器的谐振频率有关以外,还会受到两换能器之间距离与共振干涉条件的差别大小的影响。本文结合实验和理论定量定性的解释了这一问题,给出了清晰的,易于理解的物理图像。     

移相干涉图的旋转误差研究

提出了一种在移相干涉术中干涉图之间的相对旋转误差的修正方法.由于环境振动,图像传感器的微小相对旋转导致移相干涉图之间的相对误差并降低测量精度.以其中一幅干涉图作为空间方向基准,将其他干涉图与之比较.通过计算得到相对旋转误差角θ,在相应的移相干涉算法中反向旋转θ,达到修正旋转误差的目的.     

纵振-方形声源辐射声场的计算

指向性是描述声源的一个很重要的声性能参数.边界自由条件下,方形薄板没有位移解析解,加之纵振换能器在激励方形辐射板时与板有一定的接触面积,不能视为点接触,这增加了计算纵振一方形辐射声源指向性的难度.本文基于对瑞利积分公式的离散,结合有限元数值计算方法,计算了不同激励面积下方板的指向性.结果 表明:激励面积将影响方板表面节线分布和纵弯系统的共振频率,进而影响辐射声场的指向性.激励面积较小时,声场指向性较差;激励面积不断增大,方板表面节线组成的圆角正方形逐渐减小且系统共振频率增大,声场指向性逐渐尖锐.     

基于类 1-3-2 型压电复合材料高频水声相控阵换能器研究

对基于类1-3-2型压电复合材料的高频相控阵换能器进行了理论分析和实验研究.通过切割与填充去耦材料制作类1-3-2型压电复合材料,并对类1-3-2型压电复合材料的基元进行布阵,在二维方向上形成4个子阵.通过对子阵适当相移,抑制主瓣和保留栅瓣,在空间上形成所需的发射与接收波束.实现了通过一个多元平面阵列形成4个所需的指向性波束,测速时避免了声学补偿.与传统使用4个活塞型收发换能器形成指向性波束的方法相比,相控阵换能器的几何尺寸显著减小.研究结果表明,基于类1-3-2型压电复合材料高频水声相控阵换能器具有高发射响应,宽频带,波束一致性好,结构紧凑,制作工艺简单可靠等优点.     

纵振-方形声源辐射声场的计算

指向性是描述声源的一个很重要的声性能参数.边界自由条件下,方形薄板没有位移解析解,加之纵振换能器在激励方形辐射板时与板有一定的接触面积,不能视为点接触,这增加了计算纵振一方形辐射声源指向性的难度.本文基于对瑞利积分公式的离散,结合有限元数值计算方法,计算了不同激励面积下方板的指向性.结果 表明:激励面积将影响方板表面节...     

水声换能器及压电元件振动的全息分析

本文用全息干涉计量术对两类换能器及长方片状、图片状、管状等三类压电元件作了较全面、系统的振动分析;提出了弯曲振动与纵向振动并存时的条纹解释方法及比较同类型或不同类型元件压电效应优劣的电场-比振幅法,为换能器的设计和提高压电元件的性能提供了可靠的、有价值的全息干涉条纹图样和有关数据以及方法.