Nouveaux développements Céramiques piézores utilisées dans les transducteurs de sonar sous-marin (2)

Afin d'améliorer les performances de détection du sonar passif, la recherche a développé un hydrophone vectoriel qui peut recevoir et utiliser des paramètres scalaires (pression sonore) et des paramètres vectoriels (vitesse de vibration) dans le champ sonore, en utilisant pleinement les informations dans le champ sonore . Les hydrophones vectoriels et leurs technologies de traitement du signal correspondantes font partie des nouvelles technologies qui sont actuellement développées à l'échelle internationale. L'application d'hydrophones vectorielle dans le système Surtass résout le problème du flou gauche et droit. Il est utilisé le réseau de ligne de traînée d'hydrophone vectoriel pour étudier systématiquement l'attitude, la vitesse de traînée et le bruit d'écoulement de l'hydrophone vectoriel pour détecter l'hydrophone vectoriel. Le développement d'hydrophones vectoriels a essentiellement atteint la sérialisation structurelle et l'utilité fonctionnelle qui peuvent répondre à différentes exigences d'ingénierie. Un certain nombre d'unités ont commencé la recherche dans ce domaine. Après une décennie de recherche et d'introduction technologique, ils ont également commencé à se déplacer vers le stade pratique de l'ingénierie. En termes de forme structurelle, l'hydrophone de gradient de pression acoustique est également appelé hydrophone de vitesse de vibration et peut être divisé en un hydrophone de pression à double son, un type de pression différentielle et un type sphérique homogénéisant. Le type d'hydrophone à double son est directement composé de Deux hydrophones de pression acoustique et l'hydrophone de gradient de pression du son de type fixe ont un boîtier fixe, et le double laminéHémisphère piézoélectrique Céramique PIEZOsont fixés sur le boîtier extérieur et la pression est fixée. La plaque électrique est soumise à des vibrations de flexion sous l'action d'un gradient de pression acoustique dans la direction de l'épaisseur. Les composants sensibles sont placés dans trois directions orthogonales et ont le même centre de phase, qui constitue un hydrophone vectoriel tridimensionnel. Après l'hydrophone de pression acoustique et l'hydrophone vectoriel sont structurellement intégrés, l'ensemble est sphérique et la flottabilité dans l'eau de mer est nulle. L'hydrophone de vecteur composite de même vibration (ci-après appelé hydrophone vecteur) est construit et les signaux de sortie des deux sont traités. L'hydrophone vectoriel de co-vibration ne touche pas à l'eau et le capteur répond à la pulsation globale du capteur, nécessitant une installation gratuite. Par exemple, l'hydrophone vectoriel avec une plage de fréquence de fonctionnement de 20 Hz à 6000 Hz et MP = -180 dB. En plus de l'hydrophone vectoriel de co-vibration, il existe également un type de pression différentielle. L'hydrophone du vecteur de pression différentielle entre en contact avec l'eau moyenne et répond non pas au mouvement global du capteur, mais aussi à la plage de fréquences haute. La directionnalité de l'hydrophone vectoriel est en forme de cosinus. Un affûtage de faisceau directionnel unidirectionnel et une rotation électronique du faisceau peuvent être obtenus pour atteindre l'orientation. La fréquence de fonctionnement de l'hydrophone vectoriel peut aller de quelques centaines de Hertz à plusieurs dizaines de kilohertz. Après le traitement du signal, le flux d'énergie sonore peut supprimer le bruit de 10-20 dB par rapport à l'énergie du signal de pression sonore. L'hydrophone vectoriel unique a une précision d'orientation de ± 2 ° et peut être jusqu'à 1 ° après un traitement spécial.

Transducteur de céramique piézoélectrique

Dès 1978, il est proposé d'une phase de céramique piézo et d'un matériau structurel lié à la phase polymère. Ce matériau a un coefficient piézoélectrique hydrostatique particulièrement élevé par rapport à la céramique piézoélectrique et est beaucoup plus grand que la céramique piézoélectrique PZT, ce qui le rend idéal pour les applications en eau profonde. Son impédance caractéristique est petite, il est facile de correspondre à l'eau, à la bande passante de fréquence, et ses caractéristiques peuvent également être ajustées en modifiant la proportion de céramiques piézores. Jusqu'à présent, des dizaines de matériaux piézoélectriques composites ont été développés. Parmi eux, les matériaux composites en deux phases 222, 123 et 023, 321 sont généralement considérés comme la conversion de sonar future la plus prometteuse. Il a la douceur et la flexibilité du caoutchouc, qui est 20 fois celle de la céramique piézoélectrique ordinaire, ce qui équivaut au PVDF. Ces avantages le rendent adapté aux hydrophones de surface. Le caoutchouc piézoélectrique est facile à faire quelques millimètres d'épaisseur, ce qui est son avantage sur le PVDF. Des recherches sur les matériaux piézoélectriques composites nanostructurés ont également été effectuées. Il s'agit d'un processus dans lequel les céramiques piézoélectriques sont traitées puis infusées dans des matériaux piézoélectriques composites. Une autre méthode consiste à traiter la céramique piézoélectrique en poudres. Il est ensuite fritté et formé avec d'autres matériaux. Ce domaine est actuellement à l'étude. Materials Systems a développé avec succès un module d'hydrophone composite à grande échelle avec une taille standard de 250 × 250 mm. Il a également développé un modèle 123transducteur composite piézoélectriquetableau à utiliser dans la nouvelle collection de torpilles électriques légères et bases vocales. avec une longueur matricielle de 1, 9 m et une largeur de 200 mm à 60 kHz. La sensibilité à large bande suivante est supérieure à -190 dB et la fluctuation est inférieure à 2 dB. La théorie et l'expérience prouvent que le matériau composite peut augmenter la réponse des émissions et recevoir la sensibilité de 3 dB ~ 5 dB en raison de l'effet de suralimentation du matériau polymère. Après avoir ajouté la couverture dure, l'effet est plus évident et peut être amélioré de 10 dB.

Afin d'améliorer la capacité d'interférence du bruit de la turbulence de la surface anti-navire du sonar latéral du tableau des navires, un hydrophone de grande région est utilisé dans le sonar du réseau latéral de la navire en fonction des caractéristiques du rayon lié au bruit. Le film piézoélectrique PVDF est un matériau piézoélectrique idéal pour fabriquer des hydrophones de grande région. Il est léger de texture, flexible et facile à faire une forme incurvée. Un hydrophone de grande région a été produit avec un film PVDF d'une superficie de 200 × 300 × 0,2 mm, et la sensibilité est d'environ -200 dB dans la gamme de fréquences de plusieurs centaines de hertz à 4 kHz. En plus des films piézoélectriques PVDF, dans les années 1990, un nouveau film piézoélectrique PVDF-TRFE (VF2) a été développé. qui est un copolymère polymère ferroélectrique formé de fluorure de polyvinylidène (PVDF) et de polytrifluoroéthylène (TRFE), et est une modification du rayonnement électronique. Ce nouveau matériau a le potentiel de résoudre les problèmes de stabilité de température et de pression des films piézoélectriques PVDF et des problèmes de mode latéral, et la sensibilité est également légèrement améliorée.

De 1997 à 2000, l'Institut des céramiques et l'Université de Jiaotong Xi'an ont succédé successivement une sorte de matériel monocristalle électrique en fer détendu, appelé PMN2PT et PZN2PT. Ce matériau a une amélioration plus importante de la densité de stockage d'énergie, du coefficient de couplage électromécanique, de la constante diélectrique et similaires que de la céramique piézoélectrique ordinaire, et a une polarisation résiduelle, et ne nécessite pas de biais CC. Les paramètres de performance de PMN2PT sont donnés. Il a été considéré comme une percée rare et passionnante au cours de la décennie depuis l'avènement de la céramique piézoélectrique dans les années 1950 par des magazines tels que Science et Nature. Cependant, il existe encore des lacunes telles que la faible résistance à la traction mécanique et diverses complexités avec la température, la fréquence et le champ électrique, et le coût est trop élevé. Il est fait d'un transducteur à haute puissance à basse fréquence de type IV, qui est de 5 dB plus haut que le transducteur avec la même structure en matériau PZT28. Une partie du corps ferroélectrique de PMN2X a besoin d'un champ électrique polarisé en CC pour être utilisé comme matériau d'émission de haute puissance.