新型結(jié)構(gòu)三維矢量水聽器的研究.pdf

1、矢量水聽器比傳統(tǒng)的聲壓水聽器能測得更多的聲場信息,在水聲技術(shù)中有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前,在制作同振式矢量水聽器時(shí),敏感元件都被直接灌封到復(fù)合材料里。這樣的矢量水聽器一旦成型,其內(nèi)部敏感元件就不能再更換,頻帶和靈敏度固定不變,應(yīng)用范圍相對(duì)也比較固定。如果敏感元件出現(xiàn)問題,這個(gè)矢量水聽器就不能用了,同時(shí),如果需要更高靈敏度的矢量水聽器就必須重新制作,這對(duì)矢量水聽器后期維護(hù)和升級(jí)來說既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢。本文就是要設(shè)計(jì)一種新型的、可方便更換敏感元件的矢

2、量水聽器結(jié)構(gòu),探討性研制一種可以進(jìn)行硬件升級(jí)、使用范圍更廣、成本更低的矢量水聽器。
　　本論文首先利用多物理場耦合軟件COMSOL Multiphysics對(duì)水下剛性體和彈性體周圍散射聲場分布進(jìn)行了仿真和分析,建立了彈性自由運(yùn)動(dòng)球體和柱體的聲接收模型,并與水下剛性體的聲接收理論進(jìn)行比較。然后建立了表面有凸起的同振球型矢量水聽器模型,仿真并分析了表面凸起部分對(duì)矢量水聽器性能的影響。
　　在理論與仿真基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)和優(yōu)化了矢量水聽

3、器的結(jié)構(gòu),制作了兩個(gè)表面有凸起的同振球型矢量水聽器,并在消聲水池進(jìn)行校準(zhǔn)測量。其中矢量水聽器球型基體直徑為65mm,灌封好的敏感元件尺寸為φ15×25mm,敏感元件采用壓電加速度傳感器,靈敏度Ma=95mV/g。矢量水聽器每個(gè)通道由兩個(gè)方向相反的加速度傳感器差分相減,其聲壓靈敏度保持在-202~-204dB(0dB=1V/μPa,1000Hz),具有余弦指向性。樣品的測試結(jié)果表明:帶圓柱凸起的同振球型矢量水聽器結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn),在試驗(yàn)中可方