带障板球换能器辐射特性分析-论文.pdf

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1、2014年第2期声学与电子工程总第114期带障板球换能器辐射特性分析钟勇潮(海装广州局，广州，510320)摘要压电圆球换能器是无指向性的，当有声学障板存在，小球一部分埋入障板成为一个球冠换能器时，指向性会发生明显的变化。采用球冠理论对其指向性进行分析，并与实验结果做了比较，对工程应用具有一定的借签意义。关键词球冠换能器；指向性：声学障板无论是海洋资源开发还是海底地貌、水下结构及蛙人探测，水声成像技术都发挥着举足轻重的作fp告=。用。水声成像设备主要由发射机、接收机和信号处理及显示三部分组成。为了能同时对较大空间进行{VI～=1，。e，o≤Oo(1)探测，发射和接收换能器必须具有较

2、大的指向性开IV口=。，兀角，所以声学成像系统中的换能器多为曲面形状，如球冠形、抛物面形和椭球形等。其中P为声压，V为振速，C是声速，该问题在文对球冠换能器的辐射声场，Morse作了较详细的阐述。当ka适中时，球冠换能器背向辐射较大，指向性函数往往在极轴附近出现较大波动。这对换Il糍能器性能非常不利，为了降低背向辐射，常采用在I()l。台()le·’换能器和刚性障板间加适当厚度的声学去耦材料。!竺三堡!!竺!三堡通常，球型换能器带障板常采用点声源镜像法，但D()：此时，压电小球有一部分埋入泡沫障板内，点声源不能完全反映辐射情况。本文设计一球冠换能器，l!二士—[e,,(cos0o)

3、-—~+1(cos0o)]eJ()l‘台叫()I。小球与金属后盖板之间垫厚度大于半波长的去耦ld(kr)lr：口d(kr)l，．：口泡沫，为降低测量夹具和后盖板振动对性能的影响，泡沫与后盖板用软橡胶连接，换能器结构如图1所不。图1换能器结构图1球冠换能器指向性球冠换能器结构如图2所示，球面I上各点作2仿真分析同相等幅振动，球面II为刚性，各点振动速度为零，当小球直径为25IYII／1，工作频率取75kHz时，该换能器声场数学表达为：若要求指向性角超过120。，根据式(2)，由Matlab仿真结果图3可知取值范围为89．4。～l00。。图中25