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《水聲換能器——緒論》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、換能器技術(shù)主講教師:藍宇副教授HarbinEngineeringUniversity聯(lián)系方式水聲學院聲學教研室水聲樓716房間電話(o)82569505手機：13633665166Email:lanyu@hrbeu.edu.cn專業(yè)課學習方法只需掌握基本理論、基本方法和專業(yè)常識，不需要全懂；多接觸相關工作，理論與實踐結(jié)合，在工作中解決問題；培養(yǎng)對這門知識的興趣和熱情。前導課與后續(xù)課程前續(xù)課：聲與振動基礎、數(shù)學物理方法和電路基礎后續(xù)課：聲學測量實驗換能器制作工藝實驗課參考書目《壓電換能器與換能器陣》（上、下）北大出版社，欒桂冬，張金鐸，王仁乾《水聲
2、換能器與基陣》周福洪編著國防工業(yè)出版社《超聲換能器》，袁易全著，南京大學出版社《壓電學》（上、中、下）科學出版社主編張福學一、基本概念換能器：能夠發(fā)射或接收聲波，并完成聲波所攜帶的信息和能量與電的信息和能量轉(zhuǎn)換的裝置，就稱為電聲換能器，簡稱換能器。發(fā)射換能器電能→聲能transducerprojector接收換能器聲能→電能hydrophone（水聽器）基陣：將多個換能器按一定的規(guī)律和形狀排列起來，形成一個陣列，就成為換能器基陣，簡稱基陣。包括：線列陣、平面陣、圓柱陣、球形陣參量陣、乘積陣、合成孔徑陣、恒定束寬陣舷側(cè)陣、共形陣、拖曳線列陣等等水下
3、聲系統(tǒng)：換能器或基陣還要使用其它的一些聲學部件，如：導流罩、聲障板等，統(tǒng)稱為聲系統(tǒng)。用于水下的就稱為水下聲系統(tǒng)。濕端——水下聲系統(tǒng)干端——電子設備、信號處理部分復合棒換能器主動聲納系統(tǒng)框圖主動聲納方程SL-2TL+TS-(NL-DIi)=DTSL=170.8+10lg(Pa)+DITPa——換能器基陣的輻射聲功率DIT——發(fā)射指向性指數(shù)DIi——接收指向性指數(shù)被動聲納方程SL-TL-(NL-DIi)=DT二、換能器的早期發(fā)展1．1880年，居里兄弟發(fā)現(xiàn)了壓電效應(PierreandJacqueCurie)2．1917年，法國科學家朗之萬（Lang
4、evin）石英—鋼夾心式壓電換能器，是第一個實用的壓電換能器。朗之萬（1872.1.23～1946.12.19）Langevin，Paul法國物理學家。生于巴黎卒于同地。1909年任法蘭西學院教授，1934年當選為法蘭西科學院院士?！衾手f以對次級X射線、氣體中離子的性質(zhì)、氣體分子動理論、磁性理論以及相對論方面的工作著稱?！?905年提出關于磁性的理論，用基元磁體的概念對物質(zhì)的順磁性及抗磁性作了經(jīng)典的說明。◆1908年發(fā)展了布朗運動的漲落理論?！粼诘谝淮问澜绱髴?zhàn)期間，為了探測潛艇，利用石英的壓電振動獲得了水中的超聲波?！糁袊乓话耸伦兒?，他進行了
5、各種聲援中國的活動，并批評了國際聯(lián)盟對日本侵略者的縱容。3．水溶性晶體酒石酸鉀鈉RS、磷酸二氫胺（ADP）4．壓電陶瓷50年代后期，發(fā)現(xiàn)了鐵電陶瓷的電致伸縮效應， 成份與性能可以有效控制和生產(chǎn)， 解決了極化工藝。60年代中期，研制成功預應力螺桿復合棒換能器， 小體積重量——大聲能密度 廣泛應用于水聲和超聲領域三、換能器的分類1．按工作形式分類：發(fā)射換能器和接收換能器2.按原理和材料分類壓電單晶：石英、鈮酸鋰（LiNbO3）性能穩(wěn)定、居里點高羅謝耳鹽（酒石酸鉀鈉RS或KNT）磷酸二氫胺（ADP）—水溶性晶體壓電陶瓷:鈦酸鋇BaTiO3鋯鈦酸鉛Pb(
6、ZrxTi1-x)O3PZT4、PZT5、PZT8電場性壓電薄膜：聚偏氟乙烯（PVDF）是一種柔軟的塑性薄膜，聲阻抗與水接近，能夠很好的和水匹配，能夠做成高頻、高靈敏度、寬帶換能器。壓電復合材料：是將壓電陶瓷相和聚合物相按一定的連通方式、一定的體積或重量比例和一定的空間幾何分布復合而成。馳豫型鐵電單晶:1997.3美國的《科學》雜志介紹了材料領域的重大突破， 美國賓夕法尼亞州州立大學研制出了馳豫型鐵電單晶。1997.5美國海軍研究辦公室ONR舉行壓電單晶發(fā)展研討會；1998.7美國國防尖端研究項目署（DARPA）舉行了壓電單晶研究隊伍組織的研討會
7、，大力資助了有關新型壓電單晶的制備及應用研究，希望盡快用新型壓電單晶代替目前所用壓電陶瓷，發(fā)展新一代聲納系統(tǒng)中的水聲換能器。鈮鎂酸鉛PMNT鈮鋅酸鉛PZNT電動式換能器：頻率低、頻帶寬、源極高；用于大洋測溫和海洋層析電磁式換能器：磁場性電動式電磁式磁致伸縮式：磁致伸縮材料——鎳、鐵鎳合金、鋁鐵合金、鐵鈷合金鎳鐵氧體、鎳鋅鐵氧體、鎳銅鐵氧體等1920-1950有兩種線圈：直流偏磁交流激勵鐵磁流體：鐵磁流體是一種液體功能材料，鐵磁流體換能器是利用這種功能材料在強恒磁場下，可由梯度磁場激發(fā)產(chǎn)生Kelvin力，將力轉(zhuǎn)化成輻射面的振動，輻射聲能。這種換能器
8、具有頻率低、帶寬。易與水匹配等特點。超磁致伸縮稀土材料Terfenol-D：鋱、鏑、鐵三元稀土合金Tb0.3Dy0.7Fe2，70年代由
