指向性障板圓管換能器研究.pdf

1、壓電陶瓷圓管換能器通常采單一呼吸模態(tài)實現(xiàn)全指向性發(fā)射和接收。若換能器具有一定指向性和帶寬特性，可以有助于減少波形畸變、提高信噪比，減少干擾，提高通訊的可靠性和保密性。在此背景下，本文設(shè)計了一種指向性障板壓電陶瓷圓管換能器，以期改善傳統(tǒng)圓管換能器的指向性和帶寬特性。 本文研究的主要內(nèi)容是利用多模態(tài)振動耦合的方法實現(xiàn)圓管的寬帶發(fā)射，同時加入剛性障板改善圓管換能器的指向性。首先理論分析了不同激勵方式下產(chǎn)生多模耦合振動的成因，之后分析了

2、換能器如何實現(xiàn)指向性的方法；在此基礎(chǔ)上，利用有限元軟件ANSYS對換能器模型進行了結(jié)構(gòu)、電聲特性分析，得到了壓電陶瓷圓管和障板的主要尺寸變化對換能器帶寬特性和指向性的影響規(guī)律；利用規(guī)律優(yōu)化換能器的結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計了工作帶寬為15kHz-30kHz，最大發(fā)射電壓響應(yīng)為139dB，帶內(nèi)具有心形指向性的圓管換能器。 最后制作了換能器試驗樣機，并對其阻抗特性、發(fā)射電壓響應(yīng)及指向性進行了測量。換能器發(fā)射電壓響應(yīng)137.8dB，工作范圍15k