基于声-固-压电耦合的纵振水声换能器工艺研究

TJ630.34%U666.74; 目前纵振水声换能器的设计过程只针对理想状态,实际过程中生产工艺环节对后期换能器的相关电声性能也有一定影响.文中利用有限元分析软件,分别建立陶瓷环涂胶有限元模型、陶瓷环装配同轴度有限元模型以及预紧力装配有限元模型,完成了对相关模型电声性能的仿真分析.对比结果发现:换能器涂胶粘接可以通过填补各零件端面间的微小空隙来提高压电陶瓷环的整体刚性,进而使得综合弹性模量增大,从而导致谐振频率增加,换能器谐振频率随着粘接层厚度增大而减小,随着残胶层厚度增大而增大;陶瓷环装配同轴度高的换能器对应频率处电导也越高且发送电压响应曲线更加平滑,毛刺明显减少;施加到预紧力螺栓的预紧力...

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Published in水下无人系统学报 Vol. 31; no. 6; pp. 958 - 965
Main Authors 耿鹏飞, 田杜养, 刘小光, 程彩霞, 冀邦杰
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中船西安东仪科工集团有限公司,陕西西安, 710065 01.12.2023
Subjects
预紧装配
电声性能
transducer with a matching layer
同轴度
finite element method
陶瓷环涂胶粘接
coaxiality
adhesive bonding of ceramic ring
electroacoustic performance
匹配层换能器
有限元方法
pre-tensioning assembly
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ISSN2096-3920
DOI10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0084

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Summary:TJ630.34%U666.74; 目前纵振水声换能器的设计过程只针对理想状态,实际过程中生产工艺环节对后期换能器的相关电声性能也有一定影响.文中利用有限元分析软件,分别建立陶瓷环涂胶有限元模型、陶瓷环装配同轴度有限元模型以及预紧力装配有限元模型,完成了对相关模型电声性能的仿真分析.对比结果发现:换能器涂胶粘接可以通过填补各零件端面间的微小空隙来提高压电陶瓷环的整体刚性,进而使得综合弹性模量增大,从而导致谐振频率增加,换能器谐振频率随着粘接层厚度增大而减小,随着残胶层厚度增大而增大;陶瓷环装配同轴度高的换能器对应频率处电导也越高且发送电压响应曲线更加平滑,毛刺明显减少;施加到预紧力螺栓的预紧力越大,带匹配层的换能器 1 阶和 2 阶谐振频率均增大且对应电导及发送电压响应也发生变化.经过水池试验,对比分析了仿真结果与试验结果,其测试结果与仿真结果趋势具有较好的一致性.
ISSN:2096-3920
DOI:10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0084