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多频带声呐换能器匹配网络以及线性功率放大器

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多频带声呐换能器匹配网络以及线性功率放大器

作者：晏婷北京交通大学

学位级别：硕士

水下声呐发射机可以分为主动型声呐发射机和被动型声呐发射机：主动型声呐发射机是利用声呐系统在海洋中发出信号,当声波信号遇到目的物体就会被反射回来,然后在声呐系统端的接收器接收到信号,进行声波反射信号的一系列处理等。而被动... 详细信息

水下声呐发射机可以分为主动型声呐发射机和被动型声呐发射机：主动型声呐发射机是利用声呐系统在海洋中发出信号,当声波信号遇到目的物体就会被反射回来,然后在声呐系统端的接收器接收到信号,进行声波反射信号的一系列处理等。而被动型声呐不主动发出声波信号,而是监听海底动静,当目标物有动态发出声响等,将会被被动型声呐系统所接收到,从而计算出对方的距离等参数达到定位的目的。两种声呐系统有其优缺点,因为其优缺点而应用于不同的领域。一般而言主动型声呐系统应用范围要少于被动型的声呐系统,因为主动型声呐系统有其最大的缺点就是其主动发射信号,容易被监听到从而暴露自己的位置。无论主动型声呐系统还是被动型声呐系统,其系统的整个框架内容是基本一致的。需要有换能器,匹配网络,功率放大器。在主动型声呐系统中需要有信号源。本文中主要探讨的为主动型声呐系统结构,包括信号源,功率放大器,匹配网络以及换能器。其中声呐换能器匹配网络以及线性功率放大器为本论文的研究点。随着现代技术的发展,对水下声呐系统的性能要求诸如效率、准确度等越来越高。为了提高接收信号的效率,也就是说在同一时间可以获取多个频带范围的信号,产生了本文的多频带设计思想,从某一个方面讲是顺应了目前对于海洋领域宽带宽的要求。同时为了提高功率效率,获取好的线性度,需要优化匹配网络,减小负载电流和电压的相角,从而可以减少由于不匹配反射回来的功率,以此获得较高的效率。在硬件测试部分中制作电感器等器件时,注意选取铁芯和铜线,例如铜线应该选取较低阻率的,而铁芯应当选取高导磁率的,以此提高其转换效率。最后在功率放大器部分,选用AB类功率放大器。在以往的传统方式的研究中,通常是限于单频带的声呐换能器匹配网络研究,这在某些应用场合是耗时且降低效率的,因为在对未知信号的接收时,单频带限制了可以获取的信号的范围,一旦需要获取多个频带,则需要进行中间的转换和切换。而此文中提出的是建立在多频带基础上,可以同时检测双频带或者多频带的信号,这是有别于传统方法的。文章中详细讲解了传统方法中的单频带研究方法,阐述了双频带匹配网络的算法,利用matlab编程模拟构造实现多频带声呐换能器匹配网络,给出算法的基础上得到其仿真结果,同时在水下进行了实际的硬件电路系统测试。最后利用LTSpice进行了功率放大器的初步设计以及初步仿真。在电路结构分析以及仿真结果分析的基础上,比较仿真结果以及实际测试结果,争对其结果比较给出理论分析说明,提出下一步的改善方案以及展望。

关键词：声呐换能器匹配网络双频带线性功率放大器

基于AD5933的声呐换能器动态特性检测系统设计

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水下无人系统学报 2017年第3期25卷 205-210页

作者：李耀波王拓郭代国周浩然中国人民解放军92956部队

针对目前舰艇声呐维修检测中无法进行换能器动态参数测量的问题,设计了一种声呐换能器动态参数检测设备。设备以STM32F103作为主控,通过测试换能器不同小信号频率点上的频率响应,利用AD5933阻抗分析芯片解算换能器的电导、电纳特性曲线... 详细信息

针对目前舰艇声呐维修检测中无法进行换能器动态参数测量的问题,设计了一种声呐换能器动态参数检测设备。设备以STM32F103作为主控,通过测试换能器不同小信号频率点上的频率响应,利用AD5933阻抗分析芯片解算换能器的电导、电纳特性曲线。根据得到的导纳特性曲线,设计了动态参数解算算法程序,实现了在不拟合导纳圆的情况下解算动态参数。实际使用结果表明,该设备携带方便、测试简单,能够自动完成换能器动态参数的测量,测量精度可以满足随舰测量指标要求。

关键词：舰艇声呐声呐换能器动态参数导纳圆

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船舶声呐换能器加速寿命试验设备设计与实现

中国修船 2013年第1期26卷 13-15页

作者：盛成明唐锁夫 702厂

针对船舶声呐换能器维修保障的实际情况,研制了声呐换能器加速寿命试验设备,为开展换能器使用寿命的研究提供了一种先进、综合、实用的技术手段,对提高声呐换能器维修保障能力有着重要的意义。

关键词：声呐换能器加速寿命试验试验设备

排水管道声呐成像检测中换能器阻抗匹配技术研究

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现代电子技术 2024年第14期47卷 129-134页

作者：朱珺王永涛湖北开放大学电信工程学院湖北武汉430074 湖北科技职业学院电信工程学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)自动化学院湖北武汉430074

针对目前声呐检测信号易震荡拖尾、电声能量互换效率低和排水管道声呐检测图像难以分辨等问题,着重研究导致这些问题的收发一体声呐换能器阻抗匹配核心技术,从声呐换能器等效电路建模、阻抗匹配网络设计和电路实现并测试三个方面进行了... 详细信息

针对目前声呐检测信号易震荡拖尾、电声能量互换效率低和排水管道声呐检测图像难以分辨等问题,着重研究导致这些问题的收发一体声呐换能器阻抗匹配核心技术,从声呐换能器等效电路建模、阻抗匹配网络设计和电路实现并测试三个方面进行了详细分析。对加入阻抗匹配电路前后的声呐换能器测试结果进行了对比分析,结果表明,所设计的阻抗匹配电路简单有效,声呐成像图像清晰,并且声呐成像检测结果定量分析误差率低,被测试物体长度、宽度和对角线距离的声呐检测量误差率分别为1.04%、1.71%和1.37%,符合最新的行业技术标准。研究成果能够提升排水管道病症检测的能力,对城市内涝灾害防治具有重要意义。

关键词：声呐换能器阻抗匹配声呐成像检测高水位排水管道等效电路散射参数软件仿真

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一种新型宽带声呐换能器材料研制成功

声学与电子工程 1996年第1期 44-44页

作者：缪荣兴

传统的通毕兹式纵向振动换能器由于具有结构简单、制作方便、工作可靠等优点，一直深受声呐换能器设计师的欢迎。

关键词：声呐换能器设计师宽带纵向振动

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行波管校准技术

声学与电子工程 1996年第1期 27-34页

作者：薛耀泉马永其沈建新贺永学朱琨第七一五研究所富阳311400

本文介绍静水压在0.1～10MPa,频率在20～4000Hz,温度在4℃～40℃范围内连续可变的水声换能器校准设备——行波管校准装置.校准装置利用有源消声原理在声波导管中产生平面行波.在500～2000Hz范围内可对标准水听器进行互易校准.校准精度... 详细信息

本文介绍静水压在0.1～10MPa,频率在20～4000Hz,温度在4℃～40℃范围内连续可变的水声换能器校准设备——行波管校准装置.校准装置利用有源消声原理在声波导管中产生平面行波.在500～2000Hz范围内可对标准水听器进行互易校准.校准精度优于±0.5dB;在整个频率范围内可对声呐换能器或测量水听器作比较校准,精度优于±0.7dB.

关键词：水声设备行波管互易校准比较校准声呐换能器

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一种提高换能器产品合格率的改进结构和工艺

水下无人系统学报 2015年第3期23卷 183-186页

作者：边翔吴燕妮山西平阳重工机械有限责任公司西安文理学院

针对声呐换能器在研制生产中合格率较低的问题,采用换能器等效电路理论分析出现这一问题的原因,提出了采用非极化陶瓷片和金属材料热过渡的换能器改进结构及工艺,试制了改进后的换能器样品并对其进行测试。测试结果表明,该改进措施可有... 详细信息

针对声呐换能器在研制生产中合格率较低的问题,采用换能器等效电路理论分析出现这一问题的原因,提出了采用非极化陶瓷片和金属材料热过渡的换能器改进结构及工艺,试制了改进后的换能器样品并对其进行测试。测试结果表明,该改进措施可有效提高换能器批量生产中的产品合格率,为换能器设计和生产提供参考。

关键词：声呐换能器等效电路热过渡

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宽带水声换能器电声性能的优化设计

宽带水声换能器电声性能的优化设计