Neptune水声换能器


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压电复合技术
  Neptune Sonar在生产设计质量可靠价格合理的换能器方面有着悠久的历史,如今又在现有制造能力基础之上融入压电复合技术,增加了设计灵活性。
  压电技术是标准PZT改进后的形式,切成长方体的陶瓷柱被封装到聚合体中排列成矩阵,形成均匀的、可调整的声学材料。这些材料本身为固有带宽,有着良好的敏感度和声学耦合效应。

  这些独特的合成材料所制成的换能器性能范围更为广阔,而且可以很容易地被做成三维形状。
  Neptune Sonar将这些长方体以及填充技术应用于合成陶瓷的生产,将陶瓷几何学最优化,从而最大限度符合应用要求。

  应用:
   - 宽带水听器
   - 高效宽带转发器
   - 多波束传输与接收阵列
   - 探雷
   - 绘制海底地图
   - ROV扫描阵列
   - 声学通讯
      振幅增益
  实心陶瓷(d31)中积聚的横向位移限制了层状模式(d33)中的振幅。相反地,在1-3化合物中,相对较小的横向位移被每个陶瓷柱之间的填充的聚合物矩阵所吸收。因此在层状模式中有更多的位移能量。

  灵敏度增益
  与实心陶瓷相比,通过减小指定空隙(体积分数)内的陶瓷面积可能增加每个陶瓷柱内的应变能。矩阵材料中陶瓷越少,聚合物越多,陶瓷柱上外露的增益能量越多。增益超过5dB并不是很罕见的。
  传输效率增益
  由于复合物中陶瓷成分减少,合成声学阻抗更接近于水的声阻抗,1.5Mrayl。因此,相比于实心陶瓷(假设没有任何匹配层),内部反射损失会小一些。

         单片电路    合成物
  声阻抗    ≈25Mrayls ≈6.5Mrayls
  耦合系数(Kt)  0.47     0.65

  换能器特征比较
  合成物中不需要的频率模式值可以通过改变聚矩阵的内部阻尼特性使它接近于零。
  合成物中不需要的频率模式值可以通过聚合体矩阵中的内阻尼工具被降低至接近于零。单片电路陶瓷中常见的多重共振频率需要经过电学和或声学过滤才能实现等效性能。
  对于线性的以及曲线相控阵,特别地,会有一些优势来抵消(弥补)额外的合成物生产成本。主要地,改良后的电声一致通道间有较少交叉干扰,同时可以减少每个换能器阵列中单个组件的个数。
  优点
   - 横跨操作带宽的单峰频率响应 - 设计简单
   - 频率独立击穿几何学 - 光圈设计的灵活性
   - 改良的曲线阵列性能 - 光滑曲率半径
   - 高灵敏度/高脉冲振幅 - 良好的信噪比
   - 宽带带宽 - Q = 4 to 5 (典型)
   - 增强的距离分辨能力 - 可能的短脉冲宽度
   - 增强的共振时相位一致 - 良好的角分辨率
   - 增强的耦合功效 - 与水良好的声学匹配
   - 容易构成三种空间形态 - 例如圆柱和球形
  缺点
   - 电量降低 - 陶瓷区域的百分率损耗
   - 较高生产成本 - 需要进行较多处理
   - 热绝缘 - 受功率和工作负载循环限制
   - 较高额定深度时的性能妥协 - 由于材料合规性造成