我國水聲換能器技術研究進展與發展機遇
發布時間：2019-04-09 16:14:08 | 來源：中國網·中國發展門戶網 | 作者：莫喜平 | 責任編輯：趙斌宇
關鍵詞：低頻換能器,寬帶換能器,矢量水聽器,深水換能器
低頻換能器研究進展
針對超遠程水下信息傳輸和超隱身潛艇探測發展的迫切需求，低頻發射換能器成為?21?世紀以來水聲換能器領域最受關注的熱點方向之一，國外超遠程探測與通訊聲吶工作頻帶已經降低到?100?Hz?左右。低頻換能器涉及許多理論和技術層面的問題，目前還沒有很好地解決，這方面仍將是未來發展中的研究熱點與關注焦點。本節選擇彎曲振動低頻換能器和彎張換能器的研究工作，總結其中的新技術成果。
彎曲振動低頻換能器
低頻換能器的發展首先面對的技術問題就是幾何尺寸，一般諧振式換能器的工作頻率與幾何尺寸成反比，也就是說換能器的頻率越低則幾何尺寸將會越大，彎曲振動可以有效縮減低頻換能器的幾何尺寸。國內近?20?年在彎曲振動低頻換能器方面的新設計主要包括彎曲梁換能器類、彎曲圓盤換能器類等。
彎曲梁換能器。劉永平等設計一種圓筒懸臂梁寬帶發射換能器（圖?1a），結構設計中將彎曲振動模態頻率低的特點和多模態振動耦合拓寬頻帶的方法結合起來。柴勇等提出一種管梁耦合圓環換能器（圖?1b），通過在鑲拼圓環換能器中加入彎曲梁組成管梁耦合結構，增加了有效工作模態。利用多模耦合作用實現低頻、寬帶工作特性。采用了溢流結構，經過?3?000?m?深海潛標實際應用驗證了其耐靜水壓能力。Xu?等提出柱面彎曲低頻換能器的?2?種設計方案（圖?1c?和?d），進行了系列仿真模擬，給出了新型磁致伸縮材料?Terfenol-D?及?Galfenol?驅動的發射響應曲線，展示了該換能器結構具有超低頻應用的潛力。
圖 1彎曲梁低頻換能器的新設計
（a）中 0為固定梁， 1—5為不同厚度的柱面梁
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