一款水聲通信換能器研究

童暉，張濤，張彬，王佳麟

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一款水聲通信換能器研究

童暉，張濤，張彬，王佳麟

(中國科學院聲學研究所東海研究站，上海201815)

隨著聲吶技術的迅速發展，水聲通信在海洋科學研究及海洋開發中發揮著非常重要的作用，水聲通信換能器是水聲通信設備中負責電聲轉換的重要部件。研究了一款帶底座的溢流圓管換能器，通過有限元仿真計算了換能器發送電壓響應和方向性等參數，優化了換能器中的陶瓷元件和底座的結構尺寸，制作并測量得到一款半空間指向性的水聲通信換能器，換能器的工作頻段為11～23kHz，帶內起伏為3dB，最大發送電壓響應為133dB，-3dB垂直開角大于180°。

半空間；溢流圓管；通信換能器

0 引言

近年來，隨著科學技術的發展，水聲通信技術也得到了飛速的提高。換能器是水聲通信設備的重要組成部件，有多種類型[1-2]，比如復合棒、圓管、三疊片、彎張換能器等。其中圓管換能器由于其水平方向性為全向，在水聲通信運用中較普遍。圓管換能器具有制作工藝簡單、結構簡單、帶寬較寬[3]、性能可靠的特點。圓管換能器從結構上分為兩種類型，一類為空氣背襯換能器，另一類為溢流圓管換能器[4]。溢流圓管換能器具有內外壓力平衡、幾乎不受水深限制的特點而廣泛應用于水聲通信。

本文介紹一種溢流式圓管換能器，該換能器由壓電陶瓷圓管、金屬底座和水密包覆材料等組成，該換能器存在一個半開口的液腔。通過液腔與陶瓷圓管的徑向振動耦合，拓寬換能器的帶寬；……