Hydrophone résistant à la pression basé sur la coque sphérique en céramique piézoélectrique

En fonction de la résistance à la pression decéramique piézoélectrique sphériqueShell lui-même, résistant à la pression. L'hydrophone a été conçu et fabriqué en utilisant une coque sphérique en céramique piézoélectrique à air radialement polé. Transducteur comme élément sensible acoustique. Premièrement, les caractéristiques acoustiques telles que le circuit ouvert à basse fréquence. La sensibilité à la réception et la fréquence des vibrations ont été analysées et simulées par la méthode par éléments finis. Ensuite, les performances résistantes à la pression telles que la résistance et la stabilité ont été analysées, également simulées avec un logiciel Fe.Les performances acoustiques et sa résistance à la pression ont été testées. Les résultats des tests montrent que le diamètre de l'hydrophone résistant à la pression est de 36 mm et que sa plage de fréquences de travail est de 50 Hz à 10 kHz. La sensibilité à la pression basse fréquence est de 198: 4 dB (0 dB REF 1 V / PA), le niveau du spectre de bruit est de 46,5 dB à 1 kHz, et sa profondeur de travail est de 3000 m. Cet hydrophone résistant à la pression fournit une référence pour la conception d'hydrophones en eau profonde et a une valeur d'application importante dans le domaine de l'acoustique en eau profonde.

introduction

Depuis son entrée dans le 21e siècle, la recherche et le développement en haute mer ont reçu de plus en plus d'attention et sont devenus un domaine chaud pour la concurrence entre les pays. Les hydrophones résistants à la pression sont un équipement indispensable pour le développement de la mer profonde. De plus, avec le développement rapide de la technologie militaire dans divers pays, divers équipements sous-marins tels que des sous-marins, des torpilles, des véhicules aériens sans pilote sous-marins (UUV), des planeurs sous-marins (UUG), des robots sous-marins (ROV), des cibles submersibles, etc. avec augmentation La profondeur, ces équipements en eau profonde doivent généralement être équipés d'hydrophones résistants à la pression qui peuvent respecter leurs profondeurs de travail. Afin de résister aux effets de la pression hydrostatique élevée, les hydrophones résistants à la pression adoptent généralement des structures spéciales résistantes à la pression ou des conceptions internes et externes de bilan de pression, telles que les structures de décharge de pression ou de compensation de pression, les structures de débordement remplies d'huile, etc. Les structures remplies et de débordement peuvent théoriquement résister à la pression statique de la profondeur de la mer entière et sont les structures résistantes aux pression les plus couramment utilisées pour les hydrophones résistants à la pression. Les hydrophones résistants à la pression de ces deux structures utilisent généralement un tube en céramique piézoélectrique comme transducteur de réception. Cet hydrophone de tube en céramique piézoélectrique présente les avantages d'une structure et d'une technologie simples, mais présente également les avantages d'une sensibilité à la tension de circuit ouvert basse fréquence. Désavantages. Le tube piézoélectrique radialement polarisé est fendu pour améliorer la sensibilité à la réception, mais il rétrécit également considérablement la bande de fréquence de travail, qui n'est que 10/200 Hz. Si la bande de fréquence de réception de l'hydrophone à tube rond en céramique piézoélectrique est proche de sa fréquence de résonance, bien que la sensibilité puisse être améliorée, sa bande de fréquence de travail sera gravement limitée et que la planéité de la courbe de sensibilité sera perdue. En plus des transducteurs de tubes ronds piézoélectriques, les transducteurs de coquille sphérique piézoélectrique sont également couramment utilisés des transducteurs pour les hydrophones de pression acoustique. Le transducteur de coquille sphérique piézoélectrique présente de nombreux avantages tels qu'une structure et un processus simples, une sensibilité élevée, une bonne omnidirectionnalité et une bande passante de la fréquence de travail. Plus important encore, les caractéristiques du matériau et de la structure déterminent que la coque sphérique en céramique piézoélectrique elle-même a une résistance élevée. En plus de la structure remplie d'huile ou de débordement, cela offre une autre possibilité pour la conception d'hydrophones résistants à la pression, c'est-à-dire l'utilisation d'une coque sphérique piézoélectrique soutenue par l'air comme transducteur de réception de l'hydrophone résistant à la pression.

1 caractéristiques de réception acoustique deTransducteur de coquille sphérique piézoélectrique

Sensibilité à basse fréquence

Limité par la technologie de forme et de traitement, les coquilles sphériques en céramique piézoélectrique n'ont généralement qu'un seul mode de polarisation: la polarisation radiale, et les électrodes positives et négatives sont respectivement sur les surfaces intérieures et extérieures de la coque sphérique. Pour un transducteur de coquille sphérique piézoélectrique avec un rayon intérieur de A et un rayon extérieur de B, lorsqu'il est soumis à une pression acoustique P0 dont la fréquence est bien inférieure à sa fréquence intrinsèque, une différence de potentiel V sera générée entre les électrodes internes et externes de la coque sphérique piézoélectrique. La sensibilité à la réception d'un hydrophone est généralement exprimée par la sensibilité recevant un champ libre. ME est défini comme le rapport de la tension en circuit ouvert à la sortie de l'hydrophone à la pression sonore en champ libre à la position de l'hydrophone dans le champ sonore. Sa forme de décibels est la sensibilité à champ libre. . Par conséquent, la sensibilité à la tension de réception à basse fréquence de la fréquence de la coque sphérique piézoélectrique à dos à dos à l'air. Sous la prémisse que le matériau piézoélectrique est le matériau utilisé dans cet article, lorsque t est constant, plus le B est grand, c'est-à-dire, plus le diamètre extérieur de la coque sphérique piézoélectrique, plus la sensibilité est élevée; Lorsque B est certain et T 0,36, la sensibilité est la plus petite, et ce point doit être évité dans la conception; Lorsque B est certain et T <0:36, plus le T est plus petit, plus la coque sphérique piézoélectrique, plus la sensibilité est élevée.

1.2 Fréquence de résonance

Pour un mince piézoélectriquetransducteur acoustique sous-marin sphérique, sa fréquence de résonance dans l'air. On peut voir que la fréquence de résonance de la mince coquille sphérique piézoélectrique n'est que son rayon moyen R et la densité du matériau S, le module de Young y e11 il est lié au rapport de Poisson, qui équivaut à la simplifier à une coque sphérique de la coquille sphérique de la coquille sphérique de la coquille sphérique de la coquille sphérique de la coquille sphérique de la coquille sphérique de la coquille sphérique de la coquille sphérique de la coquille sphérique de A. Matériau élastique isotrope. On peut voir que lorsque le matériau piézoélectrique est déterminé, plus le rayon moyen de la coquille sphérique est élevé, plus le point de résonance est élevé et plus la bande passante de travail est large. En eau, en raison de l'impédance de rayonnement accrue du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique, sa fréquence de résonance sera légèrement inférieure à la fréquence de résonance dans l'air. Lorsque l'hydrophone sphérique piézoélectrique est utilisé pour une réception à basse fréquence, afin d'assurer la planéité de sa sensibilité, sa fréquence de travail est loin de sa fréquence de résonance. En ingénierie, il est généralement nécessaire que sa fréquence de résonance soit au moins 5 fois la fréquence de limite supérieure de son fonctionnement.

2 Analyse des performances de résistance à la pression du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique

Les modes de défaillance des structures résistants à la pression comprennent principalement la défaillance de la résistance, la défaillance de la rigidité, la défaillance de la stabilité et la défaillance de la corrosion. Pour les hydrophones de grande profondeur, la charge qu'il porte est principalement la pression de l'eau externe et ses modes de défaillance sont principalement la défaillance de la résistance et la défaillance de la stabilité. Les deux situations de défaillance du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique sont discutées ci-dessous.

2.1 Analyse de l'échec de la force

La défaillance de la résistance fait référence au phénomène selon lequel une déformation ou une fracture irréversible se produit après que la contrainte maximale dans le conteneur dépasse la limite de rendement, ce qui fait que le conteneur perd sa capacité de charge. Correspond à la défaillance de la résistance est la pression maximale admissible du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique. Selon la théorie sans moment de la coquille rotative, sous l'action de la pression externe P, la coquille sphérique produira une contrainte de traction axiale Z et la contrainte de traction du cerceau, et les deux sont en valeur égale. Parmi eux, D0 est en dehors du diamètre sphérique de la coquille, l'unité est MM; est l'épaisseur de la coquille sphérique, l'unité est mm. Selon la théorie de la contrainte maximale principale, la conception de la structure résistante à la pression doit être satisfaite. Parmi eux, le stress admissible. Selon le National Standard GB de mon pays 150,3, pour la limite d'élasticité normale de la température normale du matériau, le facteur de sécurité est NS = 1: 5. La limite d'élasticité normale du matériau en céramique piézoélectrique P-51 utilisée dans la coque sphérique piézoélectrique est Rel = 137: 9 MPa, de sorte que la contrainte admissible du matériau [] = Rel / ns = 91: 9 MPa. Substituting the parameter t, the maximum allowable pressure of the piezoelectric spherical shell transducer can be obtained as it is easy to know that the larger the ratio t of the spherical shell thickness to the outer diameter, the stronger the piezoelectric spherical shell's strength and pressure resistance aptitude.

2.2 Analyse de l'échec de la stabilité

La défaillance de la stabilité fait référence au phénomène que le conteneur passe d'un état d'équilibre stable à un autre état instable sous l'action d'une charge externe, et sa forme change soudainement et perd sa capacité de travail normale. Correspondant à la défaillance de la stabilité est la pression critique autorisée par l'instabilité du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique. Selon la théorie de la petite déformation, la PCR de pression d'instabilité critique de la coquille sphérique sous force externe a une grande erreur pour cette formule, donc un grand facteur de sécurité est souvent utilisé pour compenser. Selon GB 150.3, le facteur de sécurité de stabilité est considéré comme M = 14:25, donc la pression critique admissible pour l'instabilité circonférentielle [P] = PCR / m. En substituant le paramètre T de la même manière, la pression critique admissible pour l'instabilité circonférentielle du transducteur sphérique piézoélectrique est facile à connaître. Lorsque le matériau piézoélectrique est déterminé, plus le rapport de l'épaisseur de la coquille sphérique est grande, plus la pression et la résistance à la pression de la bille électrique sont plus fortes.

3 simulation par éléments finis

D'après l'analyse ci-dessus, pour la sensibilité et la fréquence de travail de la coque sphérique piézoélectrique, plus le diamètre extérieur est grand, plus le mince est le mieux; et pour sa résistance à la pression, plus le diamètre extérieur est petit, plus l'épaisseur est épais. c'est bon. C'est-à-dire que les performances acoustiques et les performances de résistance à la pression sont mutuellement opposées. Compte tenu des exigences des performances acoustiques et de la résistance à la pression, ainsi que la difficulté et le coût du traitement sphérique des coquilles (généralement plus le diamètre extérieur est grand, plus l'épaisseur est grande, plus la difficulté de traitement est élevée et plus le coût est élevé), le rayon extérieur du rayon extérieur de La coque sphérique de conception b = 15 mm, épaisseur = 3 mm. Le matériau piézoélectrique utilisé dans la coque sphérique est P-51, son coefficient piézoélectrique G33 = 25: 6 10 3 V m / n, G31 = 9: 6 10 3 V m / n, densité S = 7600 kg / m3, Young's Modulus Y e11 = 6: 0 1010 PA, Ratio de Poisson = 0:36.

3.1 Simulation des caractéristiques acoustiques de la coque sphérique piézoélectrique

Afin de vérifier l'exactitude de l'analyse des caractéristiques de réception acoustique du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique, la méthode d'analyse par éléments finis est utilisée pour le modéliser et la simuler, et le logiciel de simulation Comsol5.4 est utilisé.

3.1.1 Simulation de sensibilité à la réception

Créez d'abord un modèle de structure sphérique en trois dimensions. Afin de simplifier la géométrie de modélisation et d'accélérer la solution, le modèle ne crée que 1/8 coquilles sphériques piézoélectriques et utilise 3 contraintes de symétrie plane pour obtenir une coque sphérique complète. Créez un système de coordonnées de polarisation radiale du matériau piézoélectrique dans les coordonnées sphériques et utilisez les paramètres du matériau du matériau piézoélectrique P-51. Réglez la charge limite sous forme de pression de 0,1 MPa sur la surface extérieure et aucune pression sur la surface intérieure. En effectuant une analyse du domaine de fréquence, il est résolu comme un problème à l'état d'équilibre. La figure 2 montre les résultats de simulation de la distribution potentielle de la coque sphérique piézoélectrique lorsqu'elle est soumise à une pression avec une fréquence de 500 Hz et une pression de 0,1 MPa.

En substituant les paramètres de taille et de matériau de la coque sphérique piézoélectrique dans la formule, le circuit ouvert théorique lorsqu'il est soumis à une pression sonore à basse fréquence de 0,1 MPa peut être obtenue

La tension de sortie est de 11,646 V. On peut voir sur la figure 2 que lorsque la coque sphérique piézoélectrique est soumise à une pression saine de 0,1 MPa @ 500 Hz, le résultat de la simulation de sa tension de sortie est de 11,632 V, ce qui est cohérent avec le théorié évaluer. À l'heure actuelle, sa sensibilité est de 198,7 dB à 500 Hz (0 dB = 1 v / pa).

3.1.2 Simulation de fréquence de résonance

Ce qui suit utilise également la méthode de simulation par éléments finis pour simuler la fréquence de résonance de la coque sphérique en céramique piézoélectrique, et la bande de fréquence de simulation est de 1 Hz / 200 kHz. Premièrement, le matériau de la coque sphérique piézoélectrique est simplifié en un matériau élastique isotrope, et l'analyse du balayage de fréquence est effectuée dessus, et la courbe de réponse en fréquence de sa déformation est représentée sur la figure 3. Selon la formule (3), le résonant La fréquence FA de la coquille sphérique piézoélectrique dans l'air est dérivée de 58,557 kHz. D'après la figure 3, on peut voir que la valeur simulée de la fréquence de résonance est de 58,9 kHz, ce qui est fondamentalement cohérent avec la valeur théorique. Il convient de noter que la formule (3) n'est qu'un calcul simplifié pour la coque sphérique mince isotrope, et le matériau de coque sphérique piézoélectrique n'est pas isotrope, et l'épaisseur est relativement épaisse, l'application directement de la formule (3) aura certaines erreurs . If the complete parameters of the piezoelectric ceramics are substituted in, the frequency response curve of the open circuit voltage sensitivity is shown in Figure 4. It can be seen from Figure 4 that in the 1 Hz 10 kHz frequency band, the sensitivity curve of the La coque sphérique piézoélectrique est très plate, avec une sensibilité de 198,7 dB, ce qui est cohérent avec l'analyse théorique. La fréquence de résonance devient 72,1 kHz, ce qui est légèrement plus grand que le résultat de calcul de la formule (3), mais il n'affecte pas la validité de la formule dans les applications d'ingénierie. Étant donné que le coefficient d'amortissement pertinent du matériau piézoélectrique ne peut pas être obtenu, le facteur de perte de matrice de flexibilité et le facteur de perte de matrice piézoélectrique dans le modèle sont définis sur 0, ce qui conduit à la simulation que la sensibilité de la coque sphérique piézoélectrique à la fréquence de résonance est 155 dB, en fait, la sensibilité devrait être inférieure à cette valeur.

3.2 Simulation des performances de résistance à la pression decoque sphérique piézoélectrique

La formule de calcul théorique de la résistance à la pression dans la section 2 est une formule simplifiée résumé pour la commodité de l'application d'ingénierie, et la coque sphérique piézoélectrique réelle. Résultats du calcul théorique. Afin d'obtenir la capacité de pression du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique aussi précisément que possible, la simulation statique de la structure et la simulation de flambement des valeurs propres ont été effectuées respectivement via le logiciel d'analyse par éléments finis.

3.2.1 Simulation statique structurelle

La simulation statique structurelle peut obtenir la distribution des contraintes dans toute la structure lorsque la structure est sous charge. Par conséquent, la contrainte maximale admissible du matériau connu est

La pression maximale admissible qu'il peut supporter peut être simulée. Un modèle tridimensionnel de la coquille sphérique est établi et les trous de montage sont réglés sur le modèle de coquille sphérique. Adopter la coquille sphérique

La méthode hexaèdre est utilisée pour diviser la grille, et les supports de rouleaux sont réglés sur la surface cylindrique et le plan inférieur du trou de montage, et la pression est appliquée à la surface extérieure du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique.

Changez constamment la taille de la pression et effectuez une analyse statique structurelle à ce sujet. La simulation a révélé que lorsque la pression appliquée sur la surface externe atteint 28 MPa, le piézoélectrique

La contrainte maximale de la coque sphérique est de 151 MPa, et sa distribution de contrainte est illustrée à la figure 5 (afin de faciliter l'observation de la contrainte interne, la coque sphérique piézoélectrique est coupée le long de la ligne centrale pour montrer

Spectacle). Il convient de noter que la contrainte maximale ne se produit qu'à la ligne limite du filet sur le trou de montage, et la contrainte maximale dans les autres endroits est inférieure à celle-ci

La contrainte sûre admissible du matériau piézoélectrique est de 91,9 MPa, de sorte que la pression maximale admissible de la coque sphérique piézoélectrique peut atteindre 28 MPa selon la simulation. Et la racine

Selon la formule (6), la pression maximale autorisée du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique peut être obtenue à 36,8 MPa. On peut voir que la résistance à la compression de la coquille sphérique après perforation est inférieure à celle du complexe

La force théorique de toute la coquille sphérique. Dans la simulation, le phénomène de concentration de contrainte qui apparaît à quelques endroits au trou de montage dépasse la contrainte admissible en matière de sécurité, et si elle affecte la résistance à la pression de la coque sphérique piézoélectrique reste à vérifier par le test de pression.

3.2.2 Simulation de flambement des valeurs propres

La simulation de flambement des valeurs propres peut obtenir les modes de flambement des structures en coque mince et leurs pressions de flambement critiques correspondantes. Une pression de 1 MPa a été appliquée à la surface externe du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique, et son analyse de flambement des valeurs propres a été réalisée. Les résultats de la simulation montrent que le mode de flambement du premier ordre est illustré à la figure 6, et le nombre d'onde de premier ordre n = 4, ce qui est cohérent avec les caractéristiques d'instabilité de la coque sphérique. Le facteur de charge de flambement du premier ordre est de 3379, donc sa charge critique du premier ordre est de 3379 MPa. Étant donné que le premier ordre est la valeur la plus basse de la charge de flambement, cela signifie que la structure de la coque sphérique piézoélectrique ne sera pas stable tant que la pression théorique atteint 3379 MPa. Selon la formule (7), la pression critique de l'instabilité circonférentielle du transducteur de coquille sphérique piézoélectrique peut être obtenue comme 2970 MPa, ce qui est essentiellement cohérent avec les résultats de simulation. The finite element simulation results show that the maximum allowable pressure of the piezoelectric spherical shell transducer is 28 MPa, and its critical buckling pressure is 3379 MPa, which indicates that when the external pressure continues to increase, the piezoelectric spherical shell changes The first occurrence of Le dispositif d'énergie est une défaillance de la résistance, ce qui montre également que sa profondeur de tension sûre est sûre est de 2800 m.

4 Test de développement et de performance de l'hydrophone de la pression sphérique

4.1 Développement d'hydrophone résistant à la pression sphérique

Dans cet article, un radialement polarisé à dosTransducteur de coquille sphérique piézoélectriqueest utilisé comme capteur de réception acoustique, et un hydrophone sphérique résistant à la pression est conçu et fabriqué. Le rayon extérieur de la coquille sphérique piézoélectrique utilisée dans l'hydrophone sphérique résistant à la pression est de 15 mm, l'épaisseur de la coquille sphérique est de 3 mm et le matériau en céramique piézoélectrique utilisé pour la coquille sphérique est P-51. L'intérieur de la coque sphérique piézoélectrique est une cavité, et la couche la plus externe est en pot avec une couche de caoutchouc perméable pour isoler, sceller et protéger. L'épaisseur du caoutchouc perméable au son est de 3 mm. L'objet physique d'un hydrophone résistant à la pression sphérique. Le diamètre de tout l'hydrophone est de 36 mm.

4.2 Test de performance de l'hydrophone de la pression sphérique

4.2.1 Test de sensibilité à la réception

L'hydrophone résistant à la pression sphérique fini est placé dans un tube d'onde debout, et sa sensibilité à la réception de circuits ouverts à basse fréquence est testée par la méthode de comparaison. Résistant à la balle

L'hydrophone de pression et l'hydrophone standard sont suspendus à la même hauteur dans le tube d'onde debout en même temps, modifiant la fréquence d'émission de la source sonore du tube d'onde debout et enregistrant les deux en même temps

Grâce à la méthode de comparaison, la sensibilité à la réception duhydrophone résistant à la pression sphériqueEst obtenu. Le tube d'onde debout utilisé ne peut produire qu'une combinaison de 50 1000 Hz

Onde debout sur la grille, donc la bande de fréquence de mesure cette fois est de 50 1000 Hz. Les résultats mesurés de la courbe de sensibilité de l'hydrophone sphérique résistant à la pression sont illustrés à la figure 8. par

Le résultat du test montre que la sensibilité de l'hydrophone résistant à la pression sphérique dans la bande de fréquences 50 1000 Hz est d'environ 198,4 dB, ce qui est fondamentalement cohérent avec la valeur théorique. dans

Dans la plage de 50 1000 Hz, la fluctuation de sensibilité ne dépasse pas 0,5 dB. Le tube d'onde debout ne peut être calibré que sous 1 kHz. Pour la bande de fréquence de 1 kHz à 10 kHz, la mesure est effectuée dans un réservoir anéchoïque. Mettez l'hydrophone résistant à la pression sphérique fini et l'hydrophone standard dans la même position du réservoir anéchoïque, utilisez la source sonore pour jouer des signaux à fréquence unique de différentes fréquences et utilisez la méthode de comparaison pour compléter la mesure de sensibilité à la réception. Les résultats mesurés de la courbe de sensibilité de l'hydrophone sphérique résistant à la pression à 1 kHz et 10 kHz sont représentés sur la figure 9. Il peut être vu à partir des résultats du test que la sensibilité de l'hydrophone résistant à la pression sphérique dans la bande de fréquences de la bande de fréquence de la fréquence de fréquence 1 kHz et 10 kHz sont d'environ 198 dB, ce qui est fondamentalement cohérent avec la valeur théorique. Dans la plage de 1 kHz à 10 kHz, la fluctuation de sensibilité ne dépasse pas 1,4 dB.

4.2.2 Test d'auto-bruit

Afin de s'assurer que l'hydrophone peut ramasser des signaux sonores faibles, l'hydrophone est nécessaire pour avoir une auto-bruit équivalente inférieure. Hydrophone de pression sphérique

Il est placé dans un réservoir d'aspirateur avec le blindage électromagnétique, l'amortissement et la réduction des vibrations, et le test d'auto-bruit est effectué sur la carte d'acquisition du signal BK-3050 avec un bruit extrêmement faible.

Le spectre d'auto-bruit équivalent de l'hydrophone sphérique résistant à la pression est illustré dans la ligne continue rouge de la figure 10. La ligne pointillée noire de la figure 10 est la première recherche sur le bruit de l'océan. résumé par Kundson [9]. Selon la courbe de Kundson, le bruit de fond de l'océan sous SEA State 0. Le niveau du spectre sonore est d'environ 44 dB à 1 kHz. Il convient de noter que ces données sont un résultat de recherche en 1948. Ces dernières années, comme le transport mondial

Avec un développement rapide, le bruit de fond de l'océan augmente d'année en année. La ligne en pointillés bleus de la figure 10 est le niveau de spectre de bruit de fond de la mer de Chine méridionale en 2013 à la ligne des conditions de la mer de niveau 0, on peut voir que le niveau de spectre d'auto-bruit équivalent de l'hydrophone résistant à la pression sphérique est inférieur à ou Égal à l'état maritime de niveau 0 dans la plage de 10 1500 Hz. Le bruit de la scène est légèrement supérieur au bruit de fond de l'océan à l'état maritime à 0 de niveau dans la plage de 1500 5000 Hz. Son spectre d'auto-bruit équivalent à 1000 Hz. Le niveau est de 46,5 dB.

4.2.3 Test de performance de tension de support

Afin de vérifier la capacité de résistance à la pression duhydrophone résistant à la pression sphérique, un échantillon de l'hydrophone sphérique résistant à la pression a été mis dans une autoclave pour un test de pression. Pour assurer la sécurité, le système de test est sous pression avec de l'eau à haute pression. Selon l'analyse précédente, sa capacité de résistance à la pression sûre est de 28 MPa, soit moins de 1,5 fois le facteur de sécurité

Le résultat obtenu, c'est-à-dire que sa capacité de pression ultime théorique est de 42 MPa. Afin d'équilibrer la sécurité et la facilité d'utilisation, ici est arrondi pour

30 MPa pour les tests. Pendant le test, appuyez d'abord sur 30 MPa, maintenez la pression pendant 3 heures, libérez la pression et vérifiez l'hydrophone; Ensuite, appuyez à nouveau sur 30 MPa et répétez le test 3 fois. Aucune chute de pression significative ne s'est produite pendant l'ensemble du processus de pressurisation. Après chaque pressurisation, vérifiez l'hydrophone à tester. L'apparence n'est pas endommagée. La pesée est cohérente avant et après le test. Ensuite, la sensibilité est à nouveau testée dans le tube d'onde debout. Le résultat du test montre que la sensibilité est fondamentalement la même que la sensibilité avant la pression. Cela prouve qu'il peut résister à la pression d'eau de 3000 m.

5. Conclusion

Dans cet article, une combinaison de formule théorique et de simulation d'éléments finis est utilisée, et la structure et le matériau de la coque sphérique piézoélectrique ont la capacité de résistance à la pression, et le transducteur sphérique sphérique à dosage à dosage à dos à dos à l'air radialement est utilisé comme un élément sensible acoustique. Et a fait un hydrophone sphérique résistant à la pression. Le diamètre de l'hydrophone résistant à la pression sphérique est de 36 mm, la bande de fréquences de travail est de 50 Hz 10 kHz, la sensibilité à basse fréquence est de 198,4 dB, le niveau de spectre d'auto-bruit équivalent est de 46,5 dB @ 1 kHz, et la profondeur de travail est est 3000 m. Le schéma de coquille sphérique piézoélectrique à dos à l'air utilisé dans cet article a obtenu une certaine capacité de résistance à la pression à condition de sensibilité élevée. Si la profondeur de la résistance à la pression doit être améliorée en continu, la sensibilité doit être perdue au prix. Cette solution peut atteindre une résistance à la pression relativement limitée. Si l'hydrophone doit obtenir une plus grande résistance à la pression (comme la profondeur complète de la mer), il est préférable de choisir une solution à l'huile ou à débordement.