摘要：[011]极化方向、zxt-45°切型的PIN-PMT-PT单晶因其高剪切压电应变常数、高机电耦合系数和高柔顺系数等特点,在水声换能器中存在广阔的应用前景。通过设计中间质量块的方法,将单晶产生的剪切振动转换为换能器的纵向振动,并利用辐射头的弯曲振动和圆环尾质量块振动的耦合拓宽工作频带。通过有限元仿真分析,研究了结构参数对各阶模态振型和谐振频率的影响。最终仿真得到的换能器工作频带6~18 kHz,最大发送电压响应为138 dB,带内起伏小于4 dB。研究结果表明:采用面剪切工作模式有利于实现换能器低频、小尺寸、宽带发射。

摘要：提出了一种大尺寸长条形超声塑焊开槽焊头的设计方法,并对其进行了实验验证。首先将长条形焊头合理划分为若干单元,从而把结构复杂的开槽焊头的设计转化为结构简单的焊头单元设计;然后将焊头单元和考虑了耦合振动的等截面半波振子比较,利用等效机械阻抗的概念得出了焊头的频率方程;最后利用该方程研究了开槽数、槽宽度以及槽长度等因素对焊头振动特性的影响。按此方法设计加工了几组大尺寸长条形开槽焊头,实验结果表明焊头共振频率的实测值和理论值符合很好。

摘要：复合棒换能器因其结构简单,性能可靠等优点在声呐系统中占有重要的位置。随着新功能材料、新理论的出现和发展,各种以复合棒换能器为基础衍生出的纵向换能器不断研制出来,在科研、军事领域得到广泛应用。了解、掌握这些换能器的工作原理对相关工作者不无裨益。介绍了纵向换能器的基本结构、工作模式、研究设计方法、及多种宽带实现思路和相应换能器具有的工作特性等。纵向换能器的多样设计不仅扩展了工作频率范围,也满足了许多不同的应用目的。

摘要：探索新的换能器结构是提高换能器性能的主要途径之一。设计了一种利用液腔结构提高接收灵敏度的水听器,称为复合液腔水听器。该水听器用压电陶瓷圆管作为敏感材料,并将其放在一个底部开孔的金属圆桶内。在流体中,开孔圆桶形成两个频率不同的液腔谐振模态,并与压电陶瓷圆管的径向谐振模态衔接在一起,形成具有一定带宽的高接收灵敏度频段。采用有限元方法对水听器进行了优化设计并研制了水听器样机。水池测试结果表明,该水听器样机在1.5 k Hz～11.5 k Hz频率范围内灵敏度保持在-185 d B以上,比传统的压电陶瓷圆管水听器结构具有显著优势。

摘要：为了研究新型磁致伸缩材料——铁镓合金(Galfenol)在换能器中应用,本文设计了一种低频弯曲圆盘换能器。借助有限元软件仿真分析换能器振动模态,对换能器结构参数进行优化设计,并研制了换能器样品。利用激光测振仪测量了换能器空气中模态及不同电流驱动下振动位移,测得振动模态与仿真结果吻合,换能器空气中共振频率为913 Hz,辐射头能够产生的最大振动位移达到93μm,磁致伸缩材料达到饱和应变。结果表明:铁镓材料能够驱动弯曲圆盘换能器大振幅振动;铁镓作为磁致伸缩换能器驱动材料具有较好的应用前景。

摘要：利用磁路法理论分析了磁阻对铁镓驱动磁场的影响,结果表明磁路中无永磁体时铁镓驱动磁场是有永磁体时的5倍以上,结合铁镓材料近似线性区小的特点,提出了一种无偏场非线性驱动方式。首先利用帕德逼近方法近似铁镓材料的磁化过程,得到磁场强度与磁致伸缩应变的关系,进而得到驱动电信号表达式,在此基础上提出了铁镓换能器的非线性驱动模型。设计研制了无偏场铁镓Janus-Helmholtz换能器样机,通过振动特性实验分析验证非线性驱动模型的可行性,最后在水中测试了换能器的发射性能。测试结果表明,采用无偏场非线性驱动的换能器在驱动电流为9.4 A时,声源级可达到198.2 dB,相对于永磁偏置磁场的换能器,声源级高了4 dB,发射性能得到了明显的提升。

摘要：针对单端激励的压电纵振换能器中激励部分与被激模态之间的关系问题,使用压电细棒分布参数模型构建等效电路,通过计算其力学阻抗的零极点,研究了激励部分的长度与所激发模态之间的关系以及被激模态的谐振特性。通过有限元方法建立具体算例,仿真分析了不同激励长度对压电细棒谐振特性的影响规律。对比分析结果表明,理论模型与有限元仿真计算吻合较好。研究结果可为单端激励方法以及多模态纵振换能器的设计提供理论依据。

摘要：提出了一种复合共鸣腔Janus换能器设计思想。在Janus-Helmholtz换能器基础上,增加Janus-Hammer Bell的圆环谐振模态,利用换能器三种工作模态的互相耦合,有效拓宽了换能器的工作频带。同时换能器整体采用溢流设计,实现内外静水压力平衡,适用于深水工作。文章首先介绍了复合共鸣腔的工作原理,给出了圆环模态谐振频率的近似估算公式,通过与有限元方法结果对比证明了近似公式的有效性。利用有限元方法对换能器进行了结构优化,并根据优化结果制作了实验样机。最终测试的结果与仿真结果呈现了很好的一致性。

摘要：本文研究设计了偶极子接收换能器的驻波场校准系统，利用该系统可以实现偶极子类型接收换能器的校准，包括接收灵敏度及偶极子方向性的测量，频率范围为20－2000Hz，校准误差小于1dB．

摘要：为了减小外部驱动IV型弯张换能器长度,提高此类换能器的实用性,提出在弯张壳长轴方向设计一U型凹槽、驱动单元置于凹槽内驱动的方案。利用有限元软件重点分析U型凹槽尺寸对换能器谐振频率和体积位移的作用规律,同时结合水中模型的发射电压响应,设计了一款谐振频率为2.2 k Hz、-3 d B带宽为330 Hz的嵌入式外部驱动IV型弯张换能器。这种结构的换能器不仅吸收了已有外部驱动IV型弯张换能器的优点,还弥补了其长度尺寸过大的缺陷。