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Techniques d'amplification de puissance pour la caractérisation des transducteurs acoustiques sous-marins

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Essai d'un monocristal ferroélectrique relaxant pour l'acoustique sous-marine

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La technologie de détection acoustique sous-marine continue d'évoluer et d'innover sous l'impulsion des demandes de développement des ressources marines et des progrès stratégiques nationaux. Dans ce domaine, les transducteurs acoustiques sous-marins, en tant que composants essentiels de la transmission et de la réception des ondes acoustiques sous-marines, jouent un rôle crucial, ce qui rend l'amélioration des performances essentielle. Les transducteurs à large bande offrent des avantages significatifs dans la transmission des signaux acoustiques sous-marins. Toutefois, il reste difficile d'obtenir une transmission à large bande pour les transducteurs à haute fréquence. Les transducteurs à large bande présentent de nombreux avantages.
Nom de l'expérience : Test de transducteurs de transmission acoustique sous-marine ferroélectriques monocristallins à relaxeur
Principe expérimental :
Cette étude démontre que lorsqu'un transducteur de transmission possède plusieurs fréquences de résonance, la sélection d'une fréquence d'adaptation appropriée peut permettre d'obtenir une largeur de bande importante. Les résultats indiquent que lorsque la fréquence d'adaptation correspond aux fréquences de résonance inférieures ou moyennes du transducteur, les largeurs de bande fractionnelles à -3 dB sont respectivement de 48 % et 56 %, tandis que les largeurs de bande fractionnelles à -6 dB sont respectivement de 68 % et 78 %. Les réponses maximales de la tension de transmission dans la largeur de bande de -6 dB sont respectivement de 140,1 dB et 138,1 dB. Par rapport au transducteur sans adaptation acoustique (largeur de bande fractionnelle à -3 dB de 33 %, largeur de bande fractionnelle à -6 dB de 59 % et réponse de la tension de transmission de 146,6 dB), la largeur de bande est améliorée. Cependant, lorsqu'il est adapté à la fréquence de résonance plus élevée, la largeur de bande fractionnelle de -3dB atteint 67% (88-177kHz), et la largeur de bande fractionnelle de -6dB atteint 107% (79-259kHz), ainsi qu'une réponse de tension de transmission élevée de 143,5dB. Le transducteur fabriqué mesure 19 mm × 25 mm, ce qui prouve que le transducteur conçu peut réaliser une transmission acoustique sous-marine à large bande et à haute fréquence dans une forme compacte.
Schéma fonctionnel expérimental :[图片]Photo du dispositif expérimental :[图片]Procédure expérimentale :
Dans cette expérience, une piscine mesurant 5 m de long, 3 m de large et 2 m de profondeur a été utilisée. Un dispositif d'essai a été utilisé pour fixer le transducteur testé et un hydrophone standard à une profondeur de 1 m sous la surface de l'eau, avec une distance horizontale de 1 m entre eux. Comme le montre le schéma, un générateur de signaux (Keysight 33600A) a été utilisé pour produire des signaux d'impulsion sinusoïdaux aux fréquences correspondantes. Ces signaux ont été amplifiés par un amplificateur de puissance (Aigtek ATA-L6) et connectés aux bornes positives et négatives du transducteur testé. Un hydrophone standard (Teledyne RESON TC4034) a été utilisé pour recevoir les ondes acoustiques émises par le transducteur. Les signaux reçus ont été affichés sur un oscilloscope (Keysight DSOX3014T), tandis qu'un autre canal de l'oscilloscope était connecté au port de surveillance de l'amplificateur de puissance pour observer la fréquence, l'amplitude et d'autres informations du signal de sortie.
Domaines d'application : Acoustique marine, matériaux piézoélectriques, ingénierie sous-marine
Scénarios d'application : Transducteurs acoustiques, transducteurs à large bande, monocristaux ferroélectriques relaxants, couches d'adaptation acoustique, adaptation d'impédance électrique, vibration latérale, mode de faisceau acoustique orthogonal, simulation par éléments finis

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