Isolationsresistenz und durchschnittliches Leben von piezoelektrischem Keramikhydrophon

1 Die durchschnittliche Lebensdauer eines Hydrophons
Nach der Zuverlässigkeitstheorie die Zahl vonpiezoelektrischer ScheibenwandlerDie Produkte wurden unter den gleichen Bedingungen getestet, und die gesamten Lebensdaten wurden gemessen. Dann ist der MTTF der durchschnittlichen Vorausfallzeit R (t) die kumulative Anzahl von Fehlern des Produkts während der Arbeitszeit von 0 bis T. . Wenn die Lebensverteilung des Produkts der exponentiellen Verteilung angefängt wird, ist sein MTTF die gegenseitige Ausfallrate λ (die Wahrscheinlichkeit eines Versagens des Produkts, zu einer bestimmten Zeit und der Zeiteinheit nach dieser Zeit zu arbeiten), dh 1/λ. Hydrophone können MTTF verwenden, um ihre durchschnittliche Lebensdauer darzustellen. Im Engineering wird häufig die durchschnittliche Isolierung aller Hydrophone in der Charge verwendet, und der Widerstand RM wird als durchschnittliche Lebensdauer auf den Zeitpunkt der TAV des Fehlerstandard -RFC reduziert. Im RFC -Wert waren einige Hydrophone fehlerhaft. Obwohl andere Hydrophone normal funktionieren können, sinkt ihre Empfindlichkeit im Niederfrequenzband stark, was einen schwerwiegenden Einfluss auf die Leistung des Empfangsarrays hat. Daher sollte es so schnell wie möglich ersetzt werden. .

2 Hydrophonisolationsresistenz

2.1 Mechanismus und Recht des Abfalls des Isolationsresistenzes

2.2 Isolationsresistenz und Hydrophonempfindlichkeit

Aus der äquivalenten Schaltungsanalyse kann die Hydrophonisolationsresistenz als parallel zu den beiden Enden des Hydrophons angesehen werden. Wenn die Anzahl der Wassermoleküle, die die Oberfläche des Piezo-Keramikelements und des inneren Wassers durch das wasserdichte Abdeckmaterial und die Bindungsschicht durchdringen, nimmt der Isolationswiderstand RM des Hydrophons kontinuierlich ab. Durch die Senkung des RM auf ein bestimmtes Niveau wird die Hydrophonempfindlichkeit verringert. Je niedriger die Betriebsfrequenz ist, desto größer ist die Verringerung des M. das äquivalente Schaltplan des piezoelektrischen Keramikhydrophons in Form einer konstanten Stromquelle angegeben und kann auch in Form einer konstanten Spannungsquelle angegeben werden. Die Konstantspannungsquelle ist ein äquivalentes Schaltplan, das die Simulation und die tatsächlichen Messergebnisse der Empfindlichkeitsreduktion eines Hydrophons unter den verschiedenen Isolationsresistenzen zeigt. Sowohl theoretische Berechnungen als auch tatsächliche Messungen beweisen, dass je kleiner die statische Kapazität des Hydrophons ist, desto größer ist der Einfluss der Abnahme der RM auf M. Da die statische Kapazität des Hydrophons getestet wird In Isolationsresistenz hat RM einen relativ geringen Einfluss auf seine Empfindlichkeit. Wenn RM ≥ 10 kΩ ist, ist die Wirkung auf m vernachlässigbar; Wenn RM <10 kΩ, hat es einen großen Einfluss auf m und das Hydrophon wird als Fehler beurteilt. Wir nennen den Isolationswiderstandswert, der den Fehler des Hydrophons als Fehlerwert RF bestimmt. Im obigen Beispiel rf = 10 kΩ.

Wenn die statische Kapazität des Hydrophons 10000 PF beträgt, wird die Empfindlichkeit deutlich beeinträchtigt, wenn der Isolationswiderstand weniger als 100 kΩ beträgt. Zu diesem Zeitpunkt rf = 100 kΩ. Basierend auf den obigen Ergebnissen und dem Wert der Empfindlichkeit des Hydrophons, den die Sonarmaschine erlaubt, kann das Fehlerkriterium RFC bestimmt werden. RFC sollte mehr als 10 -mal größer sein als RF, um sicherzustellen, dass die durchschnittliche Isolationsresistenz aller Hydrophone auf dem Array nahe am RFC liegt, die Anzahl der Hydrophone, deren Isolationsresistenz RM weniger als RF ist, dh die Anzahl der Fehlerhydrophone sind heiser. Innerhalb des von der gesamten Maschine zulässigen Bereichs. Darüber hinaus ist das Hydrophon unter der Wasserlinie des Schiffes installiert. Sobald das Hydrophon fehlerhaft ist, muss im Allgemeinen warten, bis das Schiff angedockt ist, um den Hydrophonersatz zu implementieren, sodass eine Verzögerung besteht. Während dieser Verzögerungszeit wird der Isolationsresistenz des Hydrophons weiter sinken. Daher muss der Fehlerstandard RFC höher eingestellt werden, um sicherzustellen, dass das Hydrophon vor dem Austausch normal verwendet werden kann. Darüber hinaus hat die Isolationsresistenz des Hydrophons eine große Beziehung zur Umgebungstemperatur und muss bei der Bestimmung des Fehlerstandard -RFC des Hydrophons vollständig berücksichtigt werden.

2.3 Beziehung zwischen Isolationsresistenz und Umgebungstemperatur

Der Isolationsresistenz vonPiezoceramic Disc -Wandlerist eng mit der Umgebungstemperatur verwandt: Die Umgebungstemperatur steigt, die Isolationsresistenz nimmt ab, sowohl die Theorie als auch eine große Anzahl von Praktiken haben gezeigt, dass die Beziehung zwischen dem Isolationsresistenz RM des piezoelektrischen Keramikhydrophons. Die Umgebungstemperatur ähnelt der Beziehung zwischen der Nutzungszeit und dem Exponentialgesetz. In der Formel ist RMO der bei der Referenztemperatur T0 gemessene Isolationswiderstand; K3 ist der Temperaturkoeffizient vom I-Typ. In ähnlicher Weise kann die obige Formel auch in einer bequemeren und intuitiveren Form k4 = exp (−k3) geschrieben werden, was ein Temperaturkoeffizient vom Typ II ist, dann modifizierte Bariumtitanat -Piezoelektrikum -Hydrophon -Hydrophon -Ergebnisse und -Imulationsergebnisse und gemessene Ergebnisse der Beziehung zwischen Isolationsresistenz und Umgebungstemperatur. Die Messergebnisse liegen nahe an den Simulationsergebnissen, K4 = 0,94 ~ 0,95 / 1 ° C. Die Simulationsergebnisse und Messergebnisse der Beziehung zwischen der Isolationsresistenz von PZT -Piezoelektrik -Keramikhydrophon und der Umgebungstemperatur sind gezeigt. Die Testergebnisse liegen auch nahe an den Simulationsergebnissen, K4 = 0,90 ~ 0,94/1 ° C. Die Beziehung zwischen der Isolationsresistenz des piezoelektrischen Keramikhydrophons und der Verwendungszeit ist irreversibel; Ansonsten ist die Beziehung zwischen dem Isolationsresistenz des piezoelektrischen Keramikhydrophons und der Umgebungstemperatur reversibel, dh wenn die Umgebungstemperatur zu ihrem ursprünglichen Wert zurückkehrt, ist Isolierung.

Der Widerstand kehrt auch zu seinem ursprünglichen Wert zurück. Die Isolationsresistenz des Hydrophons variiert stark mit der Umgebungstemperatur. Für alle 11 ° C -Zunahme der Umgebungstemperatur wird der Isolationsbeständigkeit um etwa die Hälfte reduziert. Im Vergleich zum modifizierten Bariumtitanat -Piezoelektrik -Keramikhydrophon ändert sich die Isolationsresistenz des PZT -Piezoelektrik -Keramikhydrophons mehr mit der Umgebungstemperatur. Die oben genannten Variationsregeln unterscheiden sich für verschiedene Arten und unterschiedliche Spezifikationen von piezoelektrischen Keramikmaterialien verschiedener Strukturen und verschiedener wasserdichter Beschichtungsmaterialien, die durch Experimente bestimmt werden müssen. Bei Bestimmung des Versagensstandard -RFC eines piezoelektrischen Keramikhydrophons sollte die Beziehung zwischen der Isolationsresistenz des Hydrophons und der Umgebungstemperatur vollständig berücksichtigt werden. Für Geräte mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen sollte der RFC des stützenden Hydrophons bei der höchsten Umgebungstemperatur (z. B. 30 ° C) bestimmt werden. Wenn die Umgebungstemperatur sinkt, nimmt der Isolationsbeständigkeit des Hydrophons nur zu und beeinflusst den normalen Gebrauch nicht.