電磁式大功率聲波換能器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、非致命性定向聲波武器采用高強(qiáng)度的換能器聲單元,通過組陣原理產(chǎn)生定向聲波,實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)進(jìn)行打擊與控制等多種目的。非致命性定向聲波武器采用壓電換能器作為聲單元時(shí)工作范圍難以突破3公里,隨著應(yīng)用領(lǐng)域的推廣,迫切需要將其工作范圍提升到3公里至10公里,單個(gè)電磁式聲波換能器的聲壓級(jí)和頻響范圍要優(yōu)于壓電換能器,因此采用電磁式大功率聲波換能器作為聲單元是很好的選擇。本文選取一種滿足大功率聲波定向裝置技術(shù)要求的號(hào)筒揚(yáng)聲器音頭電磁式大功率聲波換能器進(jìn)行研究

2、,通過對各功能部件中影響換能器性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)和電磁參數(shù)進(jìn)行分析與優(yōu)化,獲得電磁式大功率聲波換能器的關(guān)鍵技術(shù)。
　　首先,對比研究直接輻射式揚(yáng)聲器與號(hào)筒揚(yáng)聲器,闡述號(hào)筒揚(yáng)聲器提高輻射阻的原因,概述電磁式聲波換能器的整體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)部件以及電磁式聲波換能器的基本原理,提出電磁式聲波換能器各部件分析重點(diǎn);
　　其次,在COMSOL4.3b中建立不同類型換能器磁路結(jié)構(gòu)的有限元模型,以磁隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和均勻度為依據(jù),選

3、定磁路結(jié)構(gòu)。討論分析所選定磁路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù),對磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)滿足電磁式大功率聲波換能器要求的磁回路;
　　然后,研究換能器振動(dòng)部件的薄殼振動(dòng)理論,采用ANSYS建立球頂形、弧環(huán)形與V線環(huán)形振動(dòng)部件的模型,通過有限元方法研究振動(dòng)部件,對其進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析,以一階模態(tài)高、靜力位移小為依據(jù)選擇振動(dòng)部件。建立具有不同折環(huán)的振動(dòng)部件的有限元模型,分析不同折環(huán)對振動(dòng)部件靜力位移、模態(tài)的影響并確定折環(huán)結(jié)構(gòu)。以降低振動(dòng)

4、部件的質(zhì)量為目標(biāo),對單層與多層的音圈進(jìn)行分析,研究音圈的結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)計(jì)。對比研究聲道環(huán)形分布式相位塞與聲道輻射分布式相位塞,以制造和設(shè)計(jì)優(yōu)勢為依據(jù),選取聲道輻射分布式相位塞與V線環(huán)形振動(dòng)部件匹配進(jìn)行分析,在振膜的最大振幅和避免激發(fā)前室聲學(xué)模態(tài)前提下分析前室厚度的設(shè)計(jì),通過聲學(xué)理論、壓縮比分析相位塞聲道的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　最后,根據(jù)換能器參數(shù),對其靈敏度、阻抗參數(shù)進(jìn)行仿真。研究電磁式聲波換能器靈敏度、阻抗測試方法,建立測試平臺(tái),對換能