水声换能器——绪论.ppt
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1、换能器技术,主讲教师: 蓝宇 副教授,Harbin Engineering University,联系方式,水声学院声学教研室水声楼716房间 电话 (o) 82569505 手机:13633665166 Email:,专业课学习方法,只需掌握基本理论、基本方法和专业常识,不需要全懂; 多接触相关工作,理论与实践结合,在工作中解决问题; 培养对这门知识的兴趣和热情。,前导课与后续课程,前续课:声与振动基础、数学物理方法和 电路基础 后续课:声学测量实验 换能器制作工艺实验课,参考书目,压电换能器与换能器阵(上、下) 北大出版社,栾桂冬,张金铎,王仁乾 水声换能器与基阵周福洪编著 国防工业出版社
2、 超声换能器,袁易全著, 南京大学出版社 压电学 (上、中、下)科学出版社 主编 张福学,一、基本概念,换能器:能够发射或接收声波,并完成声波所携带的信息和能量与电的信息和能量转换的装置,就称为电声换能器,简称换能器。,发射换能器 电能声能 transducer projector 接收换能器 声能电能 hydrophone (水听器),基阵:将多个换能器按一定的规律和形状排列起来,形成一个阵列,就成为换能器基阵,简称基阵。 包括:线列阵、平面阵、圆柱阵、球形阵 参量阵、乘积阵、合成孔径阵、恒定束宽阵 舷侧阵、共形阵、 拖曳线列阵等等,水下声系统:换能器或基阵还要使用其它的一些声学部件,如:导
3、流罩、声障板等,统称为声系统。用于水下的就称为水下声系统。 湿端水下声系统 干端电子设备、信号处理部分,复合棒换能器,主动声纳系统框图,主动声纳方程,SL-2TL+TS-(NL-DIi)=DT,SL=170.8+10lg(Pa)+ DIT,Pa换能器基阵的辐射声功率 DIT发射指向性指数 DIi接收指向性指数,被动声纳方程 SL-TL-(NL-DIi)=DT,二、换能器的早期发展,11880年,居里兄弟发现了压电效应 (Pierre and Jacque Curie),21917年,法国科学家朗之万(Langevin)石英钢夹心式压电换能器,是第一个实用的压电换能器。,朗之万(1872.1.2
4、31946.12.19) Langevin,Paul,法国物理学家。生于巴黎卒于同地。 1909年任法兰西学院教授,1934年当选为法兰西科学院院士。 朗之万以对次级X射线、气体中离子的性质、气体分子动理论、磁性理论以及相对论方面的工作著称。 1905年提出关于磁性的理论,用基元磁体的概念对物质的顺磁性及抗磁性作了经典的说明。 1908年发展了布朗运动的涨落理论。 在第一次世界大战期间,为了探测潜艇,利用石英的压电振动获得了水中的超声波。 中国九一八事变后,他进行了各种声援中国的活动,并批评了国际联盟对日本侵略者的纵容。,3水溶性晶体,酒石酸钾钠RS、磷酸二氢胺(ADP),4压电陶瓷,50年代
5、后期,发现了铁电陶瓷的电致伸缩效应, 成份与性能可以有效控制和生产, 解决了极化工艺。 60年代中期,研制成功预应力螺杆复合棒换能器, 小体积重量大声能密度 广泛应用于水声和超声领域,三、换能器的分类,1按工作形式分类: 发射换能器和接收换能器,2. 按原理和材料分类,压电单晶:石英、铌酸锂(LiNbO3) 性能稳定、居里点高 罗谢耳盐(酒石酸钾钠RS或KNT) 磷酸二氢胺(ADP)水溶性晶体 压电陶瓷: 钛酸钡 BaTiO3 锆钛酸铅Pb(ZrxTi1-x)O3 PZT4、PZT5、PZT8,电场性,压电薄膜:聚偏氟乙烯(PVDF)是一种柔软的塑性薄膜,声阻抗与水接近,能够很好的和水匹配,能
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