Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2021-05-22 origine:Propulsé
Progrès de la recherche sur les transducteurs en eau profonde
L'espace en cours d'exécution est le nouveau sommet commandant de la compétition militaire maritime actuelle. L'un des objectifs stratégiques marins de mon pays est de progresser vers le bleu profond. Le développement de l'équipement acoustique en cours d'exécution favorise les percées continues dans la recherche sur les transducteurs en eau profonde. Parmi les transducteurs à basse fréquence introduits dans la section 1.1 de cet article, le transducteur à disque incurvé et le transducteur de cycle de couplage de faisceau de tube avec une structure de cavité de débordement sont également des exemples de conception de transducteurs en eau profonde. Je ne les répéterai pas ici, mais je présenterai quelques-uns typiques. Les nouveaux résultats de recherche de transducteurs en eau profonde.
La figure 7a montre les deux principaux Helmholtztransducteur acoustique sous-marinStructures utilisant l'excitation finale et l'excitation intermédiaire. L'étude théorique de la fréquence de résonance de la cavité liquide dans des conditions de paroi élastique est réalisée. La figure 7B montre le transducteur à large bande à basse fréquence multi-cavité conçu en utilisant un transducteur de tube de débordement comme source d'excitation. Le transducteur à basse fréquence et à haute puissance Janus-Helmholtz conçu sur la figure 7c; C'est également en étendant le cylindre de cavité du transducteur Janus-Helmholtz vers l'avant du rayonnement du piston, une nouvelle cavité liquide se forme à l'embouchure du radiateur Janus. Le transducteur multi-cavité Janus-Helmholtz (figure 7D) permet au transducteur d'avoir une bande de fréquence de travail plus large. La figure 7E montre le transducteur en eau profonde à anneau de débordement conçu pour la communication acoustique sous-marine. La conception utilise l'effet de couplage de la résonance de la cavité liquide et de la vibration radiale de l'anneau circulaire pour atteindre les caractéristiques de fonctionnement à large bande. La figure 7F montre la directivité à demi-espace conçue du transducteur à large bande en eau profonde de l'anneau de débordement. La base métallique est utilisée pour améliorer la directivité verticale du transducteur et supprimer le rayonnement arrière. Le transducteur longitudinal à large bande en eau profonde conçu dans la figure 7g. Le transducteur utilise le couplage des vibrations longitudinales et des vibrations de flexion du couvercle avant pour obtenir un fonctionnement à large bande. Le transducteur est encapsulé dans un boîtier résistant à la pression en alliage de titane, et le boîtier et le transducteur sont remplis d'huile de silicone. , À travers le dispositif d'équilibre de pression pour obtenir des travaux en eau profonde.
Figure 7 Transducteur en eau profonde
1.4 Progrès de la recherche de l'hydrophone vectoriel
Avec une profonde attention des gens sur les informations vectorielles du champ sonore et l'importance dehydrophone vecteurResearch, Vector Hydrophone Technology continue de se développer et est devenu l'un des points chauds de recherche internationale ces dernières années. Au 21e siècle, la recherche sur les applications d'hydrophone vectorielle de mon pays est la plus active. Selon les résultats statistiques à la fin de 2014, près de la moitié des réalisations académiques dans le domaine des hydrophones vectoriels internationaux et leurs applications provenaient de mon pays. Voici une brève introduction aux progrès de la recherche récents des hydrophones vectoriels.
La structure typique d'un hydrophone vectoriel est un co-mode. L'hydrophone de vecteur co-mode est fabriqué en encapsulant des éléments sensibles inertiels (accéléromètres de vibration, speedomètres, etc.) dans une coque sphérique ou cylindrique. Son principe de travail est basé sur les caractéristiques d'une sphère ou d'un cylindre rigide qui fait un mouvement oscillant sous l'action d'un champ sonore, et est généralement conçu pour la flottabilité zéro (figure 8A). La théorie et la technologie dans ce domaine sont relativement matures. De nos jours, de nouveaux types de matériaux monocristaux piézoélectriques PMNT et PZNT sont utilisés pour réduire le volume de l'hydrophone, augmenter la sensibilité et réduire l'auto-bruit. Les hydrophones vectoriels sont principalement utilisés dans les tableaux à base de côtes, les tableaux remorqués et les tableaux latéraux. Des hydrophones vectoriels à basse fréquence sont également utilisés dans la mesure du bruit de l'environnement marin, la submersible / bouée et d'autres systèmes.
Figure 8 Hydrophone vecteur
La figure 8b est un hydrophone vectoriel de colonne de co-vibratrice qui peut être installé correctement. Son principe de base n'a pas changé. Dans la structure, le cadre de suspension est remplacé par une tige de montage et le ressort de suspension est changé pour un ressort en caoutchouc. Le scénario d'application de cette structure peut être étendu à l'installation fixe sur le transporteur de plate-forme.
Avec le développement de la technologie de traitement micro-électromécanique (MEMS), la technologie MEMS a été appliquée à la conception et au développement d'hydrophones vectoriels. La technologie MEMS peut intégrer des composants microélectroniques tels que les unités sensibles, les circuits de contrôle, les circuits de correspondance à faible bruit et les modules de prétraitement d'échantillonnage. Dans l'un, le signal acoustique est converti en signal électrique. Un mode de travail typique consiste à utiliser un capteur de micro-accélération comme élément sensible (figure 8C), à utiliser le principe de l'effet piézorésistant du silicium monocristalliste pour concevoir une puce sensible et à développer un vecteur composite à vibration à vibration en trois dimensions hydrophone. Un autre mode de travail est basé sur le principe de la bionique, imitant le principe des cellules de détection mécanique latérale du poisson au mouvement de l'eau et a conçu un hydrophone vectoriel piézorésistance MEMS (figure 8D).
L'hydrophone en fibre optique est l'une des applications réussies de la technologie de détection des fibres optiques dans le domaine de l'acoustique sous-marine. Il montre les caractéristiques techniques d'une sensibilité élevée, d'un faible bruit, d'une grande plage dynamique et d'une anti-interférence. Ces dernières années, il a également été largement utilisé dans les hydrophones vectoriels. Les chercheurs ont conçu et développé un hydrophone vectoriel à fibre optique. La figure 8E est un hydrophone vectoriel à fibre optique cylindrique tridimensionnel. Sur la base du réseau Bragg, l'unité de détection d'accélération et l'unité de détection de pression acoustique sont conçues et l'hydrophone de vecteur de vitesse de vibration de pression acoustique est développé. La figure 8F est un hydrophone vectoriel de fibre sphérique 3D. Sur la base du système d'interférence en fibre de polarisation complet, un hydrophone de vecteur de fibre interférométrique orthogonal 3D a été développé, qui a une structure compacte et le centre sonore coïncide à un moment donné.
Les progrès de la recherche de transducteurs à basse fréquence, les transducteurs à large bande à haute fréquence,transducteurs en eau profondeet hydrophones vectoriels. Bien que les données collectées ne soient pas exhaustives, elles sont assez typiques et représentatives. Il représente essentiellement le contour frontalier du développement des transducteurs acoustiques sous-marins de mon pays. Par rapport aux travaux d'obésic sur l'innovation sur les transducteurs à différentes périodes dans le monde, une partie considérable du travail de conception innovant dans mon pays est de plusieurs années, voire plus de dix ans plus tard que le niveau de technologie international de pointe.
Le plus grand élan pour le développement des transducteurs hydroacoustiques de mon pays provient des exigences d'application dans le domaine de la technologie hydroacoustique. Dans une période où la force économique et la force scientifique et technologique de mon pays sont relativement faibles, cette méthode de développement est la plus efficace, mais après une longue période de temps, il y aura des traces historiques évidentes, entraînant des disciplines non systématiques, des séries de produits incomplètes et fondements théoriques. La situation d'une technologie spécialisée peu fiable et imparfaite, d'un soutien professionnel non durable et d'une équipe de talents instables.
En termes de technologie des transducteurs en eau profonde, certains grands pays marins ont déjà eu de nombreuses technologies et séries matures de produits au 20e siècle. Certains équipements acoustiques civils profonds peuvent également être exportés dans mon pays. Cependant, la demande de technologie sonar profonde dans mon pays n'était toujours pas forte jusqu'à la fin du 20e siècle. Deepwater Transducer Technology était presque dans un état vierge à l'époque. Ces dernières années, le pays a augmenté son investissement et a prêté attention à la recherche des théories de base et des principaux appareils de base. De nouvelles réalisations dans le domaine des transducteurs acoustiques sous-marines ont émergé, les capacités techniques ont été améliorées d'année en année et les progrès technologiques ont été remarquables. Certains des résultats de la recherche répertoriés dans l'article précédent sont synchronisés avec le niveau de la frontière internationale, mais la synchronisation globale et la quantité de développement parallèle complète sont loin d'être formées, en particulier dans les directions technologiques des transducteurs historiquement courtes et faibles et les nouvelles réalisations technologiques. Ce n'est que rare et les performances du produit sont encore très faibles.
