Page 165 - 《应用声学》2023年第2期

第 42 卷 第 2 期 晁永胜等： 200 C 偶极发射换能器研究 353
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取各阶谐振频率及对应的导纳值，并与现用偶极换
能器进行对比，具体如表 2 所示。比较发现样机的
导纳和机械 Q 值均比现用偶极子换能器更大，导纳
大则说明样机在谐振处的机电转换效率更高，能产
生更大的辐射功率，但机械 Q 值偏大会导致换能器
带宽过窄，信号拖尾更长，影响到信号的处理。

8
Xᣉ
6 Y ᣉ
图 7 高温偶极发射换能器样机
Fig. 7 Prototype of high temperature dipole ႃ࠮/mS 4
transducer 2
3.1 样机空气中导纳测试 0
首先在空气中测试 X 轴和 Y 轴的压电振子样
-2
机的输入电导纳，结果如图 8 所示。可以看出换能 0 1 2 3 4 5 6
ᮠဋ/kHz
器在0 ∼ 6 kHz频带内存在4个主要谐振峰，从低到
高分别对应为长三叠片一阶弯曲、短三叠片一阶弯 图 8 样机空气中的输入电导
曲、长三叠片三阶弯曲和短三叠片三阶弯曲 [8] 。提 Fig. 8 Input conductance of prototype in air

表 2 样机与现用偶极子换能器比较
Table 2 Comparison of prototype and current dipole transducer

1st 模态 2nd 模态 3rd 模态 4th 模态
频率/Hz 电导/mS 频率/Hz 电导/mS 频率/Hz 电导/mS 频率/Hz 电导/mS
现用 [8] 548 0.143 1130 0.89 3780 2.32 5600 0.88
X 轴 528 0.133 1051 1.14 3802 6.04 5204 1.88
样机
Y 轴 535 0.171 1059 1.36 3839 6.09 5226 2.23

3.2 样机发射响应测试 200 20
将压电振子样机用注油皮囊封装好，再在消声
100 10
水池对其发射响应进行测试。导纳测试发现样机充
油后在水池内的最大导纳在 2.7 kHz 处，对应为长 ᣥКႃԍ/V 0 0 ଌஆηՂ/mV
三叠片的三阶弯曲振动。因此，测试中采用了中心 -100 -10
频率为 2.7 kHz 的 6 个周期的 BURST 信号作为激
-200 -20
励信号，激励电信号的峰值为 120 V，水听器采用 0 2 4 6 8 10
௑ᫎ/ms
B&K8104，接收灵敏度为 −206 dB，水听器与发射
器之间的距离为 0.75 m。图 9 为输入电压信号 (实 图 9 样机发射响应信号
线)及水听器接收信号 (虚线)。根据式(1) 可得样机 Fig. 9 Transmitting response of prototype
在2.7 kHz处的发射响应为124 dB，
3.3 样机指向性测试
TVR = 20 × lg (U o ×d/U i ) −M, (1)
发射指向性的对称性是偶极子换能器非常重
其中，U o 为水听器的接收信号电压，U i 为样机输入 要的技术指标，关系到仪器产生的挠曲波 (Screw
电压，d为发射器与接收器之间的距离，M 为水听器 wave)的比重，因此对样机的指向性进行测试，测试
灵敏度。 过程在保证接收器不动的情况下旋转发射换能器，