水聲功率放大器在水聲發(fā)射換能器測試中的應用
基于海洋資源開發(fā)和國家戰(zhàn)略發(fā)展的需要,水聲探測技術不斷發(fā)展革新,其中,水聲換能器作為水下聲波發(fā)射和接收的核心部件,其性能的提升至關重要。寬頻換能器在水聲信號傳輸方面具有顯著優(yōu)勢,但是對于高頻換能器來說,實現(xiàn)寬頻發(fā)射仍然具有一定難度。寬頻換能器具有諸多優(yōu)勢。
實驗名稱:馳豫鐵電單晶水聲發(fā)射換能器測試
實驗原理:本文研究表明,當發(fā)射換能器具有多個諧振頻率時,選擇合適的匹配頻率能夠獲得極大的帶寬。研究結果中,當匹配頻率為換能器的較低諧振頻率或者中頻時,換能器-3dB分數(shù)帶寬分別為48%和56%,-6dB分數(shù)帶寬分別為68%和78%,-6dB帶內(nèi)最大發(fā)射電壓響應分別為140.1dB和138.1dB。相較于未進行聲學匹配的換能器(-3dB分數(shù)帶寬為33%,-6dB分數(shù)帶寬為59%,發(fā)射電壓響應為146.6dB),帶寬有所提升。但是匹配在較高諧振頻率時,-3dB分數(shù)帶寬達67%(88–177kHz),-6dB分數(shù)高達107%(79–259kHz),同時具有143.5dB的高發(fā)射電壓響應。所制備的換能器外形尺寸為19mm25mm,結果證明本文所設計換能器可實現(xiàn)小體積高頻寬帶水聲發(fā)射。
實驗框圖:

實驗實拍圖:

實驗過程:在該實驗中,使用了長5m、寬3m、深2m的水池,借助設計的測試裝置將待測換能器以及標準水聽器固定在水面以下1m的位置,待測換能器和標準水聽器之間水平距離為1m。測試設備連接如示意圖所示,使用信號發(fā)生器(Keysight33600A)產(chǎn)生對應頻率的正弦脈沖信號,經(jīng)過功率放大器(AigtekATA-L6)對信號放大后連接在待測換能器的正負極,采用標準水聽器(TeledyneRESONTC4034)對換能器的聲波進行接收,并將接收信號通過示波器(KeysightDSOX3014T)顯示,同時示波器的另一個通道連接功率放大器的監(jiān)測端口,以觀察輸出信號的頻率和幅值等信息。
應用方向:海洋聲學、壓電材料、水下工程
應用場景:聲換能器、寬帶換能器、馳豫鐵電單晶、聲學匹配層、電阻抗匹配、橫向振動正交聲束模式、有限元仿真
產(chǎn)品推薦:ATA-L系列水聲功率放大器

圖:ATA-L系列水聲功率放大器指標參數(shù)
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