超低频弯曲圆盘换能器研究

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1、分类号：密级：0UDC：编号：0工学硕士学位论文超低频弯曲圆盘换能器研究硕士研究生：于亮指导教师：蓝宇研究员学科、专业：水声工程论文主审人：张林教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：0UDC：编号：0工学硕士学位论文超低频弯曲圆盘换能器研究硕士研究生：于亮指导教师：蓝宇研究员学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngTheResearcho

2、nUltra-lowFrequencyBenderDiskTransducerCandidate:YuLiangSupervisor:LanYuProf.AcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有

3、工作，是在导师的指导下由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容

4、编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要对于普通的弯曲圆盘换能器来说，根据经典的弯曲圆盘换能器理论推导可得，弯曲圆盘换能器外结构半径越大，换能器的谐振频率越低，陶瓷半径越大，发送电压响应值越高。但是由于制作难度和成本的限制，

5、陶瓷片的尺寸无法做到很大，所以为了实现更低的频率，较高的辐射效率，不再单纯去提高陶瓷片的半径，而是利用结构的改变来实现低频的目的。本文设想用多片小的压电陶瓷圆片去代替一个完整大的陶瓷圆片，来驱动大尺寸的金属圆盘，解决陶瓷片尺寸由于工艺限制无法做到较大的问题，实现弯曲圆盘换能器的超低频、较高辐射效率特性。本课题主要研究用多片小的陶瓷圆片来代替大陶瓷圆片实现弯曲圆盘换能器超低频特性的可行性。在此设想下，确定了运用有限元分析方法，分析经典结构弯曲圆盘换能器和两种分别以周向和方形排列陶瓷片方式的超低频弯曲圆盘换能器的位移振动特性曲线，其水中的辐射特性以及振动模态。证

6、明了超低频弯曲圆盘换能器的可实现性。然后应用ANSYS有限元软件设计超低频弯曲圆盘换能器，分析了陶瓷片排布数量和圈数及其金属结构尺寸对换能器谐振频率和发射电压响应的影响规律，得出较优的陶瓷排布圈数及其结构尺寸。最后根据软件设计，制作和加工弯曲圆盘换能器试验样机，完成对其性能的测试。通过对弯曲圆盘换能器试验样机进行性能测试，得到它在水中的谐振频率为230Hz，最大发送电压响值为128.9dB，最大声源级178.9dB。验证了多片小的陶瓷圆片来代替大陶瓷圆片驱动的弯曲圆盘换能器的设计方案的可行性。最后将试验样机对尺寸进行成倍放大设计一个直径984mm，水中谐振频

7、率77Hz的超低频弯曲圆盘换能器，验证了多片陶瓷圆片驱动的超低频弯曲圆盘换能器设计方案是可行的。关键词：弯曲圆盘换能器；超低频；有限元法ABSTRACTAccordingtothetheoryoftheclassicalbendingdisctransducer,fortheordinarybendingdisctransducer,itisknownthatthelargertheradiusofceramicdisc,thesmallerthefrequencyofthebendingdisc,thehighertheresponse.Butbecaus

8、eofthelimitationofproducti