Page 116 - 《应用声学》2020年第2期

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安全耐压能力为 28 MPa，这是在 1.5 倍安全系数下
得到的结果，也就是说其理论上的极限耐压能力为
参 考 文 献
42 MPa。为了兼顾安全性与易用性，这里取整到
30 MPa 进行测试。测试时先加压到 30 MPa，保压 [1] 李俊宝, 夏金东, 高俊琴, 等. 一种深海宽带半球指向性换能
3 h，泄压，检查水听器；随后再次加压到30 MPa，如 器 [C]. 2008 年全国声学学术会议论文集, 2008: 556–557.
[2] 张鸿磊. 深海圆管水听器的研究 [D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大
此重复测试3次。整个加压过程没有发生明显压降。
学, 2017.
每次加压结束后检查被测水听器，外观无损伤，测试 [3] Ardid M, Martínez-Mora J A, Bou-Cabo M, et al. Acous-
前后称重一致，然后在驻波管中对其灵敏度重新进 tic transmitters for underwater neutrino telescopes[J].
Sensors, 2012, 12(4): 4113–4132.
行测试，测试结果显示与打压前的灵敏度基本一致。
[4] Liu J W. The design of a kind of free-flooded ring trans-
这证明其能够耐受3000 m水压。 ducer used in underwater communication[C]. China, 2016
IEEE/OES. China Ocean Acoustics, 2016: 131–134.
[5] 卢苇, 蓝宇, 石桂欣. 开缝压电圆环深海水听器 [J]. 声学学报,
5 结论
2017, 42(6): 721–728.
Lu Wei, Lan Yu, Shi Guixin. Slot piezoelectric ring
本文采用理论公式与有限元仿真相结合的方 deep ocean hydrophone[J]. Acta Acustica, 2017, 42(6):
法，利用压电球壳结构和材料所具有的耐压能力， 721–728.
[6] 周福洪. 水声换能器及基阵 [M]. 北京: 国防工业出版社,
使用径向极化空气背衬压电球壳换能器作为声学
1984: 130.
接收敏感元件，设计并制作了一种球形耐压水听 [7] 王矜奉, 苏文斌, 王春明, 等. 压电振动理论与应用 [M]. 北京:
器。该球形耐压水听器的直径为 36 mm，工作频段 科学出版社, 2011: 133.
[8] 压力容器实用技术从书编写委员会. 压力容器设计知识 [M].
为50 Hz ∼ 10 kHz，低频灵敏度为 −198.4 dB，等效
北京: 化学工业出版社, 2005.
自噪声谱级为46.5 dB@1 kHz，工作深度为3000 m。 [9] Knudson V O, Alford R S, Emling J W. Underwater am-
本文所用的空气背衬压电球壳方案在灵敏度较高 bient noise[J]. Journal of Marine Research, 1948, 7(3):
410–429.
的情况下获得了一定的耐压能力，若要继续提高其
[10] 笪良龙, 王超, 卢晓亭, 等. 基于潜标测量的海洋环境噪声谱
耐压深度，就要以损失其灵敏度作为代价。这种方 特性分析 [J]. 海洋学报, 2014, 36(5): 54–60.
案所能达到的耐压能力较为有限，若水听器需要获 Da Lianglong, Wang Chao, Lu Xiaoting, et al. The char-
acteristic analysis of ambient sea noise spectrum based
取更大的耐压深度 (如全海深)，则选择充油式或溢
on submersible buoy[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2014,
流式方案会更优。 36(5): 54–60.