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海洋换能器的应用

目前,海洋换能器已广泛应用于工业、农业、国防、交通和医疗等多个领域。在此介绍一些在水下探测中的应用:

在测深中的应用:为了确保航行安全,军舰和民船都必须设置测深声纳的专业航道检测船配备了精度高、功能完备的测深仪。不同的测量深度,测量深度换能器的频率和功率也相当不同。频率范围多为10kHz~200kHz,功率范围从数瓦到数十千瓦,其中高频小功率用于内河和浅海,低频大功率用于远洋、大深度。这类换能器的要求是波束稳定,主波束尖锐。

(1)声纳设备的操作频率能够决定水声转换器的操作频率或操作频率范围。换能器的阻抗、方向性、灵敏度、发射功率、尺寸等都是频率的函数。通常,对于发射换能器,校正谐振频率上或谐振频率附近的有限频带内的性能指标,并且具有该频率和该频率附近的发射效率上险。宽带接收换能器(压电换能器)的谐振频率远远超过接收频带的上限,需要确保宽带内平坦的接收响应,并且对谐振频率以下的频带内的接收响应进行校正。大型低频声纳换能器的频率从数十赫兹到数千赫兹,小型目标探测声纳换能器从数十千赫兹到数百千赫兹。

(2)无论海洋换能器还是换能器阵列,方向性随着针对它们的方向变化,它们的发送响应和接收响应发生变化。这是因为换能器具有方向性,换能器发出的声波就像探测灯发出的光束一样。 由于换能器具有方向性,所以可以在某个方位聚集声能并释放,可以使能量更集中。使用多个换能器来构成更大尺寸的基础阵列,其中,相同频率下的方向性更强,能量更集中,发射距离更远,接收状态下信噪比更大,作用距离也更远。