Neue Entwicklungen Piezo -Keramik, die in den Unterwasser -Sonar -Wandlern verwendet wird (2)

Um die Erkennungsleistung des passiven Sonars zu verbessern, hat die Forschung ein Vektorhydrophon entwickelt, das Skalarparameter (Schalldruck) und Vektorparameter (Vibrationsgeschwindigkeit) im Schallfeld empfangen und verwenden kann, wodurch die Informationen im Schallfeld voll ausgelegt werden können . Vektorhydrophone und ihre entsprechenden Signalverarbeitungstechnologien gehören zu den neuen Technologien, die derzeit international entwickelt werden. Die Anwendung von Vektorhydrophonen im Surtass -System löst das Problem der linken und rechten Seite. Es wird das Vektorhydrophon -Luftwiderstands -Array verwendet, um systematisch die Einstellung, die Luftgeschwindigkeit und das Flussrauschen des Vektorhydrophons zu untersuchen, um das Vektorhydrophon zu erkennen. Die Entwicklung von Vektorhydrophonen hat im Grunde genommen strukturelle Serialisierung und funktionelle Nützlichkeit erreicht, die unterschiedliche technische Anforderungen entsprechen können. Eine Reihe von Einheiten hat in diesem Bereich mit der Forschung begonnen. Nach einem Jahrzehnt der Einführung von Forschung und Technologie haben sie auch begonnen, sich in die praktische Phase des Ingenieurwesens zu bewegen. In Bezug auf die strukturelle Form wird das Hydrophon des Schalldruckgradienten auch als Schwingungsgeschwindigkeitshydrophon bezeichnet und kann in ein doppeltes Schalldruckhydrophon, einen Differenzdrucktyp und einen homogenisierenden kugelförmigen Typ unterteilt werden. Zwei Schalldruckhydrophone, und das Schalldruckgradienthydient des Fixed-Shell-Typs hat ein festes Gehäuse und das doppelte Laminiertpiezoelektrische Hemisphäre Piezokeramiksind am äußeren Gehäuse festgelegt und der Druck ist festgelegt. Die elektrische Platte wird unter der Wirkung eines Schalldruckgradienten in der Dickenrichtung einer Biegevibration ausgesetzt. Die empfindlichen Komponenten werden in drei orthogonale Richtungen platziert und haben das gleiche Phasenzentrum, was ein dreidimensionales Vektorhydrophon darstellt. Nachdem das Schalldruckhydrophon und das Vektorhydrophon strukturell integriert sind, ist das Ganze sphärisch und der Auftrieb im Meerwasser ist Null. Das gleichvibrationsverbundvektorische Hydrophon (im Folgenden als Vektorhydrophon bezeichnet) wird konstruiert und die Ausgangssignale der beiden werden verarbeitet. Das Hy-Vibrationsvektorhydrophon berührt das Wasser nicht, und der Sensor reagiert auf die Gesamtpulsation des Sensors und erfordert eine kostenlose Installation. Zum Beispiel Vektorhydrophon mit einem Betriebsfrequenzbereich von 20 Hz bis 6000 Hz und MP = -180 dB. Zusätzlich zum Co-Vibrationsvektorhydrophon gibt es auch einen Differenzdrucktyp. Der Differenzdruckvektorhydrophon kontaktiert das mittlere Wasser und reagiert nicht auf die Gesamtbewegung des Sensors, sondern auch auf den Hochfrequenzbereich. Die Richtungsalität des Vektorhydrophons ist cosinarm geformt. Eine unidirektionale Richtungsstrahlschärfe und die elektronische Drehung des Strahls können erreicht werden, um Orientierung zu erreichen. Die Betriebsfrequenz des Vektorhydrophons kann von einigen hundert Hertz bis zu mehreren Zehn Kilohertz reichen. Nach der Signalverarbeitung kann der Schallenergiefluss das Rauschen im Vergleich zur Energie des Schalldrucksignals um 10-20 dB unterdrücken. Das Einzelvektorhydrophon hat eine Orientierungsgenauigkeit von ± 2 ° und kann nach einer besonderen Behandlung bis zu 1 ° betragen.

Piezoelektrischer Keramikwandler

Bereits 1978 wird eine Piezo -Keramikphase und ein Polymerphasen -Strukturmaterial vorgeschlagen. Dieses Material hat einen besonders hohen hydrostatischen piezoelektrischen Koeffizienten im Vergleich zur piezoelektrischen Keramik und ist viel größer als die PZT -Piezoelektrik -Keramik, wodurch es ideal für tiefe Wasseranwendungen ist. Seine charakteristische Impedanz ist klein, es ist leicht zu übereinstimmen, mit Wasser und Frequenzbandbreite zu passen, und seine Eigenschaften können auch durch Ändern des Anteils der Piezokeramik angepasst werden. Bisher wurden Dutzende von piezoelektrischen Verbundmaterialien entwickelt. Unter ihnen werden die 222, 123 und 023, 321 zweiphasigen Verbundwerkstoffe allgemein als vielversprechendste zukünftige Sonarumwandlung angesehen. Es hat die Weichheit und Flexibilität von Gummi, das 20 -mal so hoch wie die gewöhnliche piezoelektrische Keramik, was PVDF entspricht. Diese Vorteile machen es für Oberflächenhydrophone geeignet. Piezoelektrischer Gummi ist leicht ein paar Millimeter dick zuzubereiten, was ihr Vorteil gegenüber PVDF ist. Es wurde ebenfalls Untersuchungen zu nanostrukturierten zusammengesetzten piezoelektrischen Materialien durchgeführt. Es ist ein Prozess, bei dem die piezoelektrische Keramik verarbeitet und dann in zusammengesetzte piezoelektrische Materialien infundiert und dann infundiert werden. Eine andere Methode besteht darin, piezoelektrische Keramik in Pulver zu verarbeiten. Es wird dann gesintert und mit anderen Materialien geformt. Dieser Themenbereich wird derzeit untersucht. Materialsysteme hat erfolgreich ein großes Verbundhydrophonmodul mit einer Standardgröße von 250 × 250 mm entwickelt. Es hat auch ein Modell 123 entwickeltpiezoelektrischer VerbundwandlerArray für die Verwendung in neuer leichter elektrischer Torpedosammlung und Stimmbasen. Es hat auch ein 123-verbundenes Piezo-Keramiksäulensäule und ein Hydrophonmodul von Epoxy Composite-Oberflächenelemente entwickelt, die Größe beträgt 100 × 180 mm und bildet ein 18-Elemente-Array mit weitem Face-Linien. mit einer Matrixlänge von 1,9 m und einer Breite von 200 mm bei 60 kHz. Die folgende Breitbandempfindlichkeit ist höher als -190 dB und die Schwankung ist weniger als 2 dB. Sowohl Theorie als auch Experiment beweisen, dass das Verbundmaterial die Emissionsantwort erhöhen und aufgrund des Aufladungswirkung des Polymermaterials die Empfindlichkeit durch 3DB ~ 5 dB erhöhen kann. Nach dem Hinzufügen der harten Abdeckung ist der Effekt offensichtlicher und kann durch 10 dB verbessert werden.

Um das Turbulenz-Geräusch-Interferenz-Fähigkeit der Schiffsschiff-Schiff-Oberfläche des Schiffs-Seiten-Array-Array-Arrays zu verbessern, wird im Schiffs-Array-Sonar mit großem Bereich gemäß den Eigenschaften des rauschbedingten Radius ein großes Hydrophon verwendet. PVDF-Piezoelektrikfilm ist ein ideales piezoelektrisches Material zur Herstellung von Hydrophonen großer Fläche. Es ist leicht in Textur, flexibel und leicht zu erstellen, um eine gekrümmte Form zu erstellen. Ein hohes Fläche wurde mit einem PVDF -Film mit einer Fläche von 200 × 300 × 0,2 mm produziert, und die Empfindlichkeit beträgt etwa -200 dB im Frequenzbereich von mehreren hundert Helden bis 4 kHz. Zusätzlich zu PVDF-piezoelektrischen Filmen wurde in den neunziger Jahren ein neues piezoelektrisches Filmmaterial PVDF-TRFE (VF2) entwickelt. Das ist ein ferroelektrisches Polymercopolymer aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Polytrifluorethylen (TRFE) und ist elektronisch Strahlungsmodifikation. Dieses neue Material kann die Temperatur- und Druckstabilitätsprobleme von PVDF -piezoelektrischen Filmen und Lateralmodusproblemen lösen, und die Empfindlichkeit wird ebenfalls geringfügig verbessert.

Von 1997 bis 2000 entwickelten das Institut für Keramik und die Xi'an Jiaotong University nacheinander eine Art entspannte Eisenspannung elektrisches Einkristallmaterial, das als PMN2PT und PZN2PT bezeichnet wird. Dieses Material hat eine stärkere Verbesserung der Energiespeicherdichte, der elektromechanischen Kopplungskoeffizienten, der Dielektrizitätskonstante und der dergleichen als gewöhnliche piezoelektrische Keramik und hat eine Restpolarisation und benötigt keine Gleichstromverzerrung. Die Leistungsparameter von PMN2PT werden angegeben. Es wurde im Jahrzehnt seit dem Aufkommen der piezoelektrischen Keramik in den 1950er Jahren als seltener und aufregender Durchbruch in den 1950er Jahren von Zeitschriften wie Wissenschaft und Natur eingestuft. Es gibt jedoch immer noch Mängel wie eine geringe mechanische Zugfestigkeit und verschiedene Komplexitäten mit Temperatur, Frequenz und elektrischem Feld, und die Kosten sind zu hoch. Es wird ein Typ -IV -Niedrigfrequenz -Hochleistungswandler vom Typ IV hergestellt, der 5 dB höher ist als der Wandler mit derselben Struktur aus PZT28 -Material. Ein Teil des ferroelektrischen Körpers von PMN2X benötigt ein DC-polarisiertes elektrisches Feld, um als Hochleistungs-Emissionsmaterial verwendet zu werden.