Janus-Helmholtz换能器的弱辐射耦合机理与带宽特性

作     者：伊子旭 莫喜平 柴勇 刘永平 张运强 崔斌 YI Zixu;MO Xiping;CHAI Yong;LIU Yongping;ZHANG Yunqiang;CUI Bin

作者机构：中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 北京海洋声学装备工程技术研究中心北京100190 

基　　金：国家自然科学基金项目(11874387)资助 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2022年第47卷第1期

页      码：69-75页

摘      要：针对Janus-Helmholtz (JH)换能器频带内响应起伏较大、模态耦合机制尚不明确的问题,提出了振动模态声辐射独立建模方法。该方法建立换能器各个振动模的独立有限元模型,在仿真计算中将位移载荷直接加载在辐射面上,分析振动模的辐射声场。通过各个结果的对比分析,观察到JH换能器声辐射模态的弱耦合规律,最终给出JH换能器带宽特性的合理物理解释,即JH换能器在同一纵向振子激励下,由于不存在声输出明显干涉加强的模态耦合,因此难以得到通常意义上响应起伏小于3 dB的宽带工作性能。以控制工作频带内响应起伏较小为前提,将拓宽工作频带作为设计目标,优化设计了 JH换能器结构参数。实验中换能器样机的发射电压响应测试结果与仿真计算相吻合,实测谐振频率为1350 Hz与2450 Hz,谐振频率下发射电压响应分别为143 dB,141 dB,在频带1200~3300 Hz范围内响应起伏12 dB,最大声源级204 dB,实现了宽带大功率发射的特性。

主 题 词：声辐射模态 辐射声场 模态耦合 谐振频率 工作频带 振动模 耦合机理 物理解释 

学科分类：082403[082403] 08[工学] 0824[工学-林业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.15949/j.cnki.0371-0025.2022.01.008

馆 藏 号：203107107...