Page 16 - 《应用声学》2023年第4期

678 2023 年 7 月

谐振频率和对应的电导峰值及发送电压响应峰值 纵振式换能器在水平方向由于声源辐射的对
整理在表 3 中。可以看到，和空气中的谐振频率相 称性呈现全指向性特点，垂直方向的指向性如图 6
比，由同振质量增加导致的辐射阻抗变化，换能器 所示，不同驱动材料下纵振式换能器的前后声压比
在水中的谐振频率降低，其中二阶谐振频率的降低 均为12 dB左右，−3 dB开角约为74 。
◦
更为明显。KNN 基无铅压电陶瓷换能器的水中谐
155
振频率略高于 PZT压电陶瓷换能器，但电导峰值和
发送电压响应峰值与 PZT 压电陶瓷换能器基本持
150
平，且两种换能器的发送电压响应在 27∼70 kHz 频
带内起伏均为±3 dB左右，拥有较好宽带特性。 145
25 ԧ᤟ႃԍ־ऄ/dB
ႃ࠮
ႃጪ 140
20
KNN
PZT
15 135
࠮ጪ/mS 10 20 30 40 50 60 70
ᮠဋ/kHz

图 5 纵振式换能器发送电压响应
5
Fig. 5 The simulated transmitting voltage re-
sponse of transducer
0
20 30 40 50 60 70
ᮠဋ/kHz
KNN PZT
(a) KNN۳௄ᨥԍႃᬝၬ૱ᑟ٨ඵ˗࠮ጪ
90° 0
25 120°
60°
ႃ࠮ -6
20 ႃጪ
150° -12 30°
15 -18
࠮ጪ/mS 10 180° -24 0°

5

210° 330°
0
20 30 40 50 60 70
ᮠဋ/kHz
(b) PZTԍႃᬝၬ૱ᑟ٨ඵ˗࠮ጪ 240° 300°
270°
图 4 纵振式换能器水中导纳
图 6 纵振式换能器垂直方向指向性
Fig. 4 The simulated admittance of transducer
Fig. 6 The simulated vertical directivity of transducer
underwater

表 3 换能器水中电声性能
Table 3 The electroacoustic performance of transducer underwater

一阶谐振频率 电导 发送电压响应 二阶谐振频率 电导 发送电压响应
驱动材料
f 1 /kHz G 1 /mS TVR 1 /dB f 2 /kHz G 2 /mS TVR 2 /dB
KNN 基无铅
33 2.53 151.9 66 2.13 152.1
压电陶瓷
PZT 压电陶瓷 32 2.45 151.7 65 2.11 152.5