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水聲換能器的主要參數

作者: 長沙金信諾防務技術有限公司  來源: 長沙金信諾防務技術有限公司  時間:2020年08月01日

水聲換能器的主要參數包括工作頻率、指向性、阻抗(或導納)特性、發射功率、發射響應、接收靈敏度以及接收靈敏度的起伏,具體介紹如下:

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1、工作頻率

水聲換能器的工作頻率或工作頻率范圍通常是由聲納設備的工作頻率確定的。換能器的阻抗、指向性、靈敏度、發射功率、尺寸等都是頻率的函數。一般說來, 對發射換能器要計算它在諧振頻率.上或在諧振頻率附近有限頻帶內的性能指標,在這個頻率及其附近有最大的發射效率。對于寬帶接收換能器( 壓電換能器)諧振頻率應遠高于接收頻帶的上限,以保證寬帶內有平坦的接收響應且要計算它在諧振頻率及其以下頻段內的接收響應。大型低頻聲納換能器的頻率在數十赫到數千赫,而小型目標探測聲納換能器在數十千赫到數百千赫。.

2、指向性

不管是換能器還是換能器陣,它們的發射響應或接收響應會隨著相對于它們的方向改變而變化。這就是換能器具有指向性. ,發射換能器發射的聲波如同探照燈射出的光束一樣。由于換能器具有指向性就可以把聲能聚集到某個方位發射,使能量更加集中。采用許多換能器組成尺寸更大的基陣,在相同的頻率.上指向性更加尖銳,能量更加集中,發射的距離更遠,在接收狀態下信噪比更大,作用距離也越遠。

3、阻抗(或導納)特性

換能器在諧振頻率附近可以看成一個簡單串并聯的等效電路。電路中的每一個電阻、電容或電感表示該換能器固有特性,這就是換能器阻抗(或導納)特性。掌握了換能器的阻抗特性才能使它與發射機的末級回路或接收機的輸入電路相匹配。換能器的阻抗(或導納)-個復數,它是頻率的函數,一般可表示成:Z(w)=R(w)+jX(w) (單位: 歐姆)。

在機械共振時動態無功抗趨于零,靜態容抗可用匹配電感調諧此時可以把它看成一個純阻。壓電換能器電阻抗一般在數十歐姆到數千歐姆的范圍內。

4、發射功率

發射換能器的功能是將電子發射機的電功率轉變為機械振動的機械功率,再把機械功率轉變為聲功率發射出去。發射聲功率是指換能器在單位時間內向介質中輻射能量多少的物理量,功率的單位用瓦表示。換能器的發射功率受額定電壓(或電流)、動態機械強度、溫度及介質特性等因素的制約。

5、發射響應

能夠全面反映發射換能器性能指標的是發射響應,主要有發射電壓響應和發射電流響應。發射電壓響應Sv的定義是指發射換能器在指定方向上離其有效聲中心do米距離上產生的自由場表觀聲壓p與加到換能器輸入端的電壓U的比值: Sv=Pjdo/U。發射電壓響應通常用分貝表示。

發射電流響應是指發射換能器在指定方向上離其有效聲中心do米距離上產生的自由場表觀聲壓p,與加到換能器輸入端的電流I的比值: S I =Pjdo/I 。發射電壓響應通常用分貝表示。

6、接收靈敏度

換能器的自由場電壓靈敏度指的是接收換能器在入射聲波的作用下,輸出端的開路電壓U(w)與自由場中(假設接收換能器不存在時)它的聲中心所在點的聲壓Pj (w)的比值M(w)。對于接收換能器而言,需要在很寬的頻率范圍內接收入射聲信號,而壓電換能器通常是在低于諧振頻率的寬頻帶范圍內工作。

7、接收靈敏度的起伏

寬帶接收換能器要求在使用的頻范圍內有比較平坦的接收響應。通常規定在工作頻段內接收電壓靈敏度起伏量為±1.5dB。

以上就是水聲換能器的主要參數。

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