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海洋换能器技术创新

一、改善波束特性的科技创新

现代声纳用品一般使用各种基础阵列来实现所需的波束特性,但如果海洋换能器安装孔径受到限制,波束特性有特殊要求,则需要采取技术措施来改善换能器的波束特性。

1.用隔音板改善换能器的光束特性

在早期声纳系统中,通常使用独立的海洋换能器来工作,在方向性不满足要求的情况下,利用挡板的反射作用来控制发送波束,主要通过平面挡板、圆筒挡板、球面挡板来改变圆筒换能器、活塞换能器、球形换能器等的方向性,在某种程度上满足单向式发送波束控制的要求

2.模态组合方向性换能器

不同结构的换能器分别具有不同的多级振动模式,谐振型换能器根据基频振动模式进行工作,不同的振动模式适应其有效的激励方式,利用激励方式的组合实现多振动模式的叠加驱动, 然后改变放射波束特性,能够改变换能器的波束特性的主要模式有单极子模式、双极子模式、四极子模式等,这些、基本模式通过加权组合能够实现多类型指向性图案。

二、改善频率特性的科技创新

随着水声技术应用方向的逐渐扩大,主动声纳系统的工作频率范围扩大,当中高分辨率图像声纳的工作频率上升到106Hz范围,超远距离探测和通讯声纳用品的工作频带降低到100Hz以下, 由于声纳用品信息处理的发展要求换能器工作频带尽可能宽,次低频换能器和宽带换能器近年来在水声界引起关注,研究成果相当丰富。然而,仍有许多理论和技术水平的问题没有得到很好的解决,这方面仍是未来发展中的研究热点和关注热点。

宽带换能器的革新设计

在水声技术的发展历史中,产生了多种结构形式的海洋换能器,并分别具有由其结构特征决定的动作特性。 为满足宽带应用的工程需求,大多数结构变换器都面临宽带设计技术改进的技术问题。其中纵强制类型转换器是水声领域普遍的变换器结构形式之一,宽带设计和应用研究成果丰富,其他结构形式变换器宽带设计的技术原理基本相似。