潜水员用头盔式彩色图像声纳换能器设计

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1、密级公开编号碛士蚵究嗲像恰式题目潜水员用头盔式彩色图像声纳换能器设计学院（所、中心）信息学院专业名称电子与通信工程研究生姓名钟正猛学号导师姓名王静职称副教授年月论文独创性声明及使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研宄成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，不存在剽窃或抄袭行为。与作者一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文；学校有权公布论文的全部或

2、部分内容，可以将论文用于查阅或借阅服务；学校有权向有关机构送交学位论文用于学术规范审查、社会监督或评奖；学校有权将学位论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）研究生签名：导师签名：日期摘要摘要水声换能器是声纳设备的核心部件，其设计水平高低直接关系到声纳设备性能的好坏。本文根据实际需求设计了一种潜水员用成像声纳换能器，该换能器是厚度伸缩振动模式的矩形压电陶瓷换能器，具有体积小巧、水中重量轻、指向性好、发射电压响应级高的特点。本文首先从介绍声纳的发展历史和国内外研究性现状开始，指出了论文研究的意义

3、，引出换能器的概念和分类方法，然后讲述了换能器主要性能参数、振动模式、谐振特性和动态特性，阐述了两种不同的声纳方程。其次简要说明了换能器需求分析，并根据需求分析确定了换能器是用于针对潜水员水下作业时，用来识别水中目标物的方位、轮廓、形状和大小的成像声纳系统。根据这个用途，根据经验和参考国内外同类产品，确定了换能的工作频率和形状，在根据选定频率选择合适的振动模式和压电材料，再根据成像精度要求，确定了压电材料的尺寸和所需要的发射电压响应。最后为了验证所设计的尺寸是否符合要求，结合有限元的思想用软件对换能器性能仿真，从仿真结果来看，换能器达到了

4、所需的性能要求。为了检验实际情况和理论是否相符，最后制作换能器样品并对样品作性能测试，实际结果和理论设计、计算机仿真基本符合，但是实际和理论存在差别，换能器的实际作用距离比理论设计的作用距离要小，分析可能的原因：一是理论计算时传播损耗是确定的，而实际中传播损耗是变化的；二是驱动换能器的实际电压可能比理论设计的电压略小，使换能器的实际声源级比理论声源级小，因此作用距离也就达不到设计值。从综合性能来看，换能器各项指标基本达到了设计要求设计，进一步说明了思路是正确的。关键词：换能器；压电陶瓷；波束宽度；有限元仿真AbstractAbstract

5、Underwateracoustictransduceristhecorecomponentofsonarequipment.Thelevelofsonarequipmentperformanceisdirectlydependingonitsdesignlevel.Accordingtotheactualdemand，，，，Abstracttestingtheperformanceofthesamplesiscertifyingthattheactualsituationisconsistentwiththetheory.Theresu

6、ltsoftestingshowthattheactualsituationisconsistentwiththetheoryandcomputersimulation.However,thereisadiferencebetweenactualandtheoretical,andtheactualoperatingdistanceoftransducerissmallerthanthetheoreticaldistance.Thereasonsmaybeincludedthefollowing:First,thepropagationl

7、ossisdeterminedintheoreticalcalculations,buttheactualchangeinisvariation;Second,thevirtualvoltageoftransducerdrivemayslightlysmallerthanthetheoretical,whichresultstheactualsoundsourceleveloftransducerissmallerthantheoreticalsourcelevel.Therefore,theroleofoperatingdistance

8、cannotreachthedesignvalue.Fromtiheoverallperformance,theindicatorsofthetransducermeetthebasicreq