Développement d'un transducteur acoustique sous-marin dans l'application de détection sous-marine

Latransducteur acoustique sous-marinest l'outil principal qui utilise des ondes sonores pour détecter, identifier et localiser les cibles sous-marines, ou communiquer et envoyer des rapports sous l'eau. Le transducteur est utilisé pour émettre des ondes sonores est appelée émetteur. Lorsque le transducteur est à l'état émetteur, il convertit l'énergie électrique en énergie mécanique puis en énergie acoustique. À l'heure actuelle, les éléments de réseau de transducteurs conventionnels conçus avec des matériaux piézoélectriques, en particulier les transducteurs à basse fréquence, ont un grand volume et un poids en raison de leurs caractéristiques structurelles, ce qui augmente non seulement le coût de fabrication, d'utilisation et d'entretien, mais propose également des caractéristiques spéciales pour les caractéristiques pour les caractéristiques pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour les caractéristiques spéciales pour le Plate-forme. Exigences et limite l'échelle et la forme de formation, restreignant ainsi les tactiques et les indicateurs techniques. Comment résoudre le problème de la taille et de la forme du réseau acoustique, comment unifier la conception structurelle des baies de sonar à basse fréquence et à haute fréquence, et sur la base de la nouvelle structure d'élément de réseau, en combinant une grande échelle conforme conforme conforme Les tableaux pour améliorer le son, les différents indicateurs techniques du tableau Naji sont sans aucun doute un besoin urgent de jouer aux performances de combat de la plate-forme et des armes sous-marines et d'améliorer les capacités de combat sous-marine de notre armée.

1 nouveau type de transducteur composite piézoélectrique

Figure 3.1 Élément de tableau et vue transversale du transducteur composite piézoélectrique du bourgeon lunaire

Figure 3.2 Élément de réseau et vue en coupe transversale du transducteur de cymbale

Type de lunetransducteur acoustique sous-marin piézoélectrique(Figure 3.1) et le transducteur composite piézoélectrique de type cymbale (figure 3.2) sont les transducteurs flextenaires les plus représentatifs actuellement axés sur l'étranger. Les transducteurs composites piézoélectriques de ces deux structures sont nommés d'après la forme de leurs capuchons d'extrémité métalliques. La cavité du capuchon d'extrémité métallique de la structure du bourgeon de la lune est un type de bourgeon lunaire, tandis que la cavité du capuchon d'extrémité métallique de la structure de cymbale est un type de cymbale, et la cavité est l'air. Ils sont tous faits d'un composite de céramiques métalliques et piézoélectriques. Les matériaux composites en céramique métal-piézoélectrique sont combinés avec de la céramique piézoélectrique par des métaux en forme de plaque, en forme de coquille et en forme de capuchon pour modifier la distribution des contraintes à l'intérieur de la céramique, améliorant ainsi les performances des matériaux piézoélectriques. Ses principales fonctionnalités sont une conception simple, un traitement facile et un faible coût. Le transducteur composite piézoélectrique de la lune et le transducteur composite piézoélectrique cymbale présentent de bonnes performances piézoélectriques. Cette structure modifie la distribution de contrainte de l'interface céramique par la conversion de contrainte entre le métal en forme de cap performance dh du matériau. Parmi eux, le matériau composite DH de la structure du bourgeon lunaire est 10 à 20 fois plus élevé que celui de la céramique piézoélectrique. La structure du CAP peut être 30 à 40 fois plus élevée que la céramique piézoélectrique. La comparaison des performances des composites en céramique et en céramique en céramique en métal-piézoélectrique en forme de capuchon et en céramique piézoélectrique est présentée dans le tableau 3.1.

2 transducteurs de cymbales

Figure 4.1 Vue sectionnelle de la structure de base de l'élément de tableau des transducteurs de cymbale

Figure 4.2 Le déplacement radial de la puce en céramique de l'élément de réseau de cymbale est transformé en déplacement dans la direction d'épaisseur du capuchon métallique

Structure de l'élément de tableau: La structure de base de l'élément de tableau est illustrée à la figure 4.1. Il est formé en liant deux morceaux de feuille de métaux estampillé en forme de cymbale et une feuille de céramique piézoélectrique. Le matériau de la feuille métallique peut être l'alliage de titane, le laiton, l'acier en alliage, etc. L'utilisation de l'alliage de titane car le matériau de la feuille métallique peut faire que l'élément de cymbale a une plus grande résistance à la pression de l'eau. Pour le diamètre de l'élément DP = 10 mm, letransducteur acoustique sous-marine de cymbalepeut résister à la pression à une profondeur de 600 mètres. Cependant, les matériaux en alliage en titane sont plus chers que les matériaux en laiton et en acier en alliage. Par conséquent, les matériaux en alliage de titane sont relativement limités lorsque la profondeur de l'eau n'est pas prise en compte. Par rapport aux matériaux en acier en alliage, les éléments de réseau de cymbales en laiton ont de meilleures propriétés piézoélectriques lorsqu'elles sont appliquées simultanément aux éléments de réseau de cymbales. Les matériaux de la céramique piézoélectrique comprennent également principalement PZT-4, PZT-8 et PZT-5. Lorsque les transducteurs de cymbales sont utilisés comme transducteurs transmissibles, les céramiques piézoélectriques PZT-4 et PZT-8 sont couramment utilisées comme transducteurs. Lorsqu'ils sont utilisés, la céramique piézoélectrique PZT-5 est couramment utilisée. Principe de travail: Lorsque la tension est appliquée aux deux pôles de l'élément de réseau de cymbale, la céramique piézoélectrique produira des vibrations longitudinales et latérales. La vibration longitudinale de la céramique piézoélectrique fait que les deux plaques métalliques de l'élément de réseau produisent directement le déplacement longitudinal; Le déplacement latéral provoque la compression de la feuille métallique ou se développe dans la direction radiale. En raison de la forme spéciale de la cymbale, cela provoque également le déplacement longitudinal du haut de la feuille métallique, comme le montre la figure 4.2. Le déplacement longitudinal et radial de la céramique piézoélectrique entraînera un déplacement longitudinal, et le résultat de la superposition des deux déplacements est le déplacement du capuchon d'extrémité métallique, ce qui entraîne l'amplification du déplacement de le capuchon de fin métal.

3 caractéristiques et perspectives d'application de la cymbaletransducteur acoustique sous-marin piézoélectrique

3.1 Caractéristiques du transducteur piézoélectrique de la cymbale

1) L'élément de réseau est de petite taille, élevé en pression statique et coefficient piézoélectrique, facile à assortir avec le milieu d'eau et a une très grande bande passante; Parmi eux, la conception des éléments de réseau concave et la conception spéciale de l'équilibre hydrostatique sont utilisés pour franchir la limite de profondeur de travail du réseau de base.

2) Fournir un type de capteurs acoustiques et de tableaux acoustiques globalement applicables pour les plates-formes sous-marines et les armes sous-marines. Ce type de réseau acoustique est de petite taille, de poids léger et a une large gamme d'applications. Prétendre.

3) En raison des petites caractéristiques légères du nouveau réseau de cymbales, il peut être assemblé à grande échelle.

4) Utilisez la théorie de la conception des éléments de réalité cymbale et le logiciel spécial pour unifier la structure de réseau de chaque bande de fréquences dans une structure cymbale de différentes échelles, afin que chaque bande de fréquence puisse être optimisée et développée

Il évite également les tests inutiles et fastidieux et forme une nouvelle méthode de conception et de développement de réseau de cymbales rapides et unifiées. En utilisant cette méthode, en plus de développer des produits avec des fréquences de fonctionnement similaires, de nouveaux éléments à basse fréquence à haute fréquence et à haute fréquence et des tableaux de base qui fonctionnent dans différentes bandes de fréquences seront également développés.

3.2 Prospects de demande

1) Communication sous-marine: Parce que le transducteur de sonar à cymbale a les caractéristiques de petite taille, de poids léger, de déploiement facile, de sensibilité élevée, etc., les éléments de réseau de sonar cymbale peuvent être formés en un réseau linéaire pour une communication sous-marine, ou comme le sous-marin L'unité du système de communication établit un réseau de communication sous-marine pour réaliser une communication sous-marine à grande surface et à longue distance, et peut instantanément modifier la position de défense sous-marine en fonction des besoins de combat, ce qui rend la communication sous-marine rapide et flexible.

2) Utilisé pour la guidage des torpilles: le sonar à cymbale a une sensibilité à réception élevée. Le sonar de cymbale peut être appliqué aux torpilles passives pour réaliser le suivi et les conseils des torpilles.

3) Utilisé pour le sonar récepteur sous-marin: les éléments de réseau de sonar cymbale peuvent être formés en un réseau commun, qui peut être disposé sur la tête ou le côté du sous-marin pour remplir les fonctions de détection et de positionnement.

4) Autres: Peut être utilisé comme sonar de remorquage, le sonar d'évitement des mines, le sonar trempé, etc.