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原文传递溢流式宽带换能器研究

论文题名：	溢流式宽带换能器研究
关键词：	溢流式换能器;宽带换能器;有限元法;电压发送响应;声呐远程探测;气幕障板
摘要：	随着现代声呐技术的飞速发展，为了满足主动声呐远程探测的需要和克服目标隐身技术给探测目标带来的困难，同时为了海底石油资源、矿产资源等的勘探与采集，需要基阵在深水下工作，普通基阵的声性能将受到严重影响，甚至失效或破坏。本文采用溢流阵，实现了低频下的宽带性能，且具有垂直指向性，更具有在深水下声性能基本不变的特点。本文介绍了实现宽带换能器的方法以及宽带换能器的种类，指出了溢流式宽带换能器及其阵列研究的意义。本文主要研究两种形式：溢流式圆管换能器和溢流式Ⅳ型弯张换能器，通过研究布阵方法，改善发送响应带宽中的凹谷，使响应平坦，在空间形成指向性，从而提高响应级。本文通过仿真计算与分析，提出了圆管溢流阵拟达到的主要指标。本文简要介绍了有限元法的基本理论，总结了压电换能器所用矩阵在不同极化方向下的各种变换，概括了ANSYS计算换能器的各个性能参数基本原则和公式，最后简明扼要地介绍了其优化功能，为换能器进一步设计打下基础。由于腔体形状不规则，采用有限元法分析计算溢流式换能器声学性能是有效方法，本文采用大型商业软件ANSYS对两种换能器进行数值建模。通过优化与分析，对换能器的振动模态、阻抗特性、声场分布等各项性能参数进行了预报，同时研究了圆管换能器的液腔频率与其开口的关系，并对Ⅳ型弯张换能器预应力进行了详细的计算。根据预报的参数，设计了两种结构类型的换能器，对圆管单个换能器及其二元阵列进行了测量，并与计算结果进行比较，两者较为一致；也对溢流式Ⅳ型弯张换能器及其构成的二元阵进行了测量。本文还重点分析了溢流式圆管换能器和溢流式Ⅳ型弯张换能器的结构与工艺，特别是溢流式Ⅳ型弯张换能器的结构与工艺，为大型弯张换能器的研究奠定基础。由于时间紧张，研究的内容也较多，在基本完成了论文的同时，发现有诸多问题有待深入研究。最后，对论文研究工作进行了总结并明确了今后继续研究的方向。本文的亮点有两个，一个是溢流式圆管换能器并排阵研究，它实现了小尺寸下具有大功率的性能，如果能用于主/被动拖线阵声呐中，其具有的垂直方向性，从而降低了海面、海底的混响；同时也具有水平方向性，进入线列阵盲区中的声能量很少，主要声能却位于线列阵中的工作区内，若借助“气幕障板”，则容易实现单线阵的左右舷分辨。另一个是溢流式Ⅳ型弯张换能器，它解决了深水工作的瓶颈，同时其壳体采用拼板形式，解决了大型弯张换能器的工艺，降低了研发周期，更大大降低了研制成本。这种两种新型换能器为进一步研究新形式的基阵做下技术储备。
作者：	孙好广
专业：	船舶与海洋工程
导师：	洪连进
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文