水聲寬帶換能器匹配技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、伴隨著現(xiàn)代聲納技術(shù)發(fā)展,水聲發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號帶寬越來越寬,這使水聲寬帶匹配成為了水聲發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于水聲換能器的阻抗存在電抗,且隨頻率的改變而不規(guī)則變化,這使得傳統(tǒng)的窄帶匹配方法很難適用。本課題針對水聲寬帶匹配所面臨的問題,提出了將實(shí)頻法引入水聲寬帶匹配并進(jìn)行改進(jìn)。
　　通過對傳統(tǒng)寬帶匹配理論博德-范諾-尤拉理論的研究,確定了匹配時的相關(guān)限制,驗(yàn)證了實(shí)頻法引入到寬帶匹配的正確性。本課題對實(shí)頻法的基本原理和改進(jìn)方向進(jìn)行了分

2、析總結(jié),詳細(xì)的推導(dǎo)了原始實(shí)頻法和簡易實(shí)頻法的運(yùn)算過程。在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的改進(jìn),這些改進(jìn)主要體現(xiàn)在:添加非最小電抗、增加使用優(yōu)化帶外阻抗和基于TPG(傳輸功率增益)函數(shù)的進(jìn)一步推導(dǎo)。改進(jìn)完成后通過特定負(fù)載模型的仿真驗(yàn)證了改進(jìn)的正確性。無論是原始實(shí)頻法還是改進(jìn)后的實(shí)頻法都無法避免的是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瘮?shù)的優(yōu)化,實(shí)頻法一般采用最小二乘法。本課題嘗試采用遺傳算法,遺傳算法能夠找到全局最優(yōu)解且比較穩(wěn)定,優(yōu)化效果更佳,能提升寬帶匹配的性能。在水

3、聲學(xué)中常把寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)、換能器和水聲功率放大器放在一起設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),它們是構(gòu)成水聲發(fā)射機(jī)的重要組成部分。水聲功率放大器的作用是將信號發(fā)生源發(fā)出的信號進(jìn)行放大,輸出給下一級。它可以看做匹配電路雙端網(wǎng)絡(luò)的左端激勵源,是寬帶匹配最好的驗(yàn)證載體。本課題根據(jù)項(xiàng)目需求,實(shí)際設(shè)計(jì)了AB類功放和D類功放。在設(shè)計(jì)D類功放時,功率放大器件選用IGBT代替常見的MOSFET。提升了D類功放的最大功率限制,使其更加符合大功率放大電路的需要。
　　最后從實(shí)際應(yīng)