寬帶稀土Janus換能器研究.pdf

1、隨著水聲信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，需要從換能器獲得的信息量越來越大，而換能器的頻帶越寬所能獲取的信息量就越大，因此要求水聲換能器向?qū)掝l帶方向發(fā)展。本文研制了一種寬帶稀土Janus換能器，以期通過換能器在結(jié)構(gòu)上和有源材料上的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)換能器的小尺寸化，達(dá)到寬帶、大功率雙端發(fā)射的工作性能。 首先，根據(jù)縱向振動(dòng)換能器的經(jīng)典解析法及相關(guān)聲學(xué)理論，并借助Tonpilz換能器機(jī)電等效圖的相關(guān)結(jié)論，推導(dǎo)了稀土超磁致伸縮材料的Janus換能器的等

2、效電路圖，及使用有限元法對(duì)稀土超磁致伸縮換能器進(jìn)行分析的一系列基本理論公式。 其次，應(yīng)用ANSYS有限元軟件對(duì)稀土Janus換能器進(jìn)行建模、計(jì)算和分析，并分別對(duì)同相激勵(lì)、反相激勵(lì)和單端激勵(lì)三種激勵(lì)方式下的換能器工作性能進(jìn)行比較。選擇能獲得較好性能的激勵(lì)方式，對(duì)換能器進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化及分析，設(shè)計(jì)出性能相對(duì)理想的寬帶換能器。模擬計(jì)算結(jié)果表明，此種換能器的±4dB工作帶寬可覆蓋5kHz～23kHz范圍，最大發(fā)射電流響應(yīng)為199dB。