寬頻帶縱振水聲換能器仿真分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著水聲技術(shù)的不斷發(fā)展，寬頻帶水聲換能器在水聲技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，且起到重要的作用。水聲換能器的頻帶寬度直接影響聲信號(hào)的波形和頻譜，也決定了聲信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院蛡鬏斔俾?，保密性。水聲換能器的寬頻帶也可以提高整個(gè)收發(fā)換能器系統(tǒng)的增益，因此如何獲得更寬帶寬，依然是研究者不斷研究的方向。
　　本文主要研究了一種采用新型結(jié)構(gòu)的空腔式前蓋板的Tonpilz型水聲換能器，其空腔式前蓋板結(jié)構(gòu)振動(dòng)與換能器主體及液振腔振動(dòng)模式耦合可產(chǎn)生多種模態(tài)

2、，拓寬了原有整體式換能器的振動(dòng)模態(tài)，利用多模態(tài)耦合的原理達(dá)到水聲換能器更寬頻帶的目的。
　　首先，研究了各種拓展縱向振動(dòng)換能器帶寬的方法，總結(jié)出目前幾種典型的拓展縱向振動(dòng)水聲換能器頻帶的方法，并詳細(xì)論述了這些方法拓展頻帶的原理;其次，利用經(jīng)典的計(jì)算方法和等效電路法對(duì)Tonpilz型水聲換能器進(jìn)行了理論分析;再次，利用有限元法對(duì)換能器進(jìn)行分析，使用Abaqus、HyperMesh和ACTRAN軟件設(shè)計(jì)Tonpilz型水聲換能器的結(jié)構(gòu)

3、并研究結(jié)構(gòu)形式和尺寸對(duì)換能器帶寬的影響，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)換能器結(jié)構(gòu)形式和尺寸進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到拓展Tonpilz型水聲換能器帶寬的目的;最后，制作空腔式前蓋板的Tonpilz型水聲換能器，測(cè)量其阻抗特性，并與仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
　　經(jīng)ACTRAN軟件仿真計(jì)算，在前蓋板中增加空腔可以增大低頻率點(diǎn)的聲壓幅值;而設(shè)計(jì)的空腔式前蓋板Tonpilz換能器的工作頻率為22.60kHz-34.22kHz;在水中測(cè)得空腔式前蓋板Tonpilz型水聲