多激励曲状纵振式水声换能器的设计与仿真

1

作者 陈劲松 李子聪 +3 位作者 王兵 田梓宏 李世伟 龚诚信 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第5期109-114,共6页

为了拓展纵振式水声换能器的工作带宽以及提高发射电压响应值,研究一种曲状辐射头的三激励纵振式水声换能器。通过COMSOL有限元软件的设计与仿真分析,研究不同材料的辐射头及各类结构尺寸对水声换能器性能的影响。仿真结果发现当辐射头... 为了拓展纵振式水声换能器的工作带宽以及提高发射电压响应值,研究一种曲状辐射头的三激励纵振式水声换能器。通过COMSOL有限元软件的设计与仿真分析,研究不同材料的辐射头及各类结构尺寸对水声换能器性能的影响。仿真结果发现当辐射头材料选择硬铝,压电陶瓷片材料选择PZT-4,金属质量块的材料选择45钢时,可以获得一个较大的发射电压响应;在结构尺寸优化方面,通过改变水声换能器各结构尺寸确定最优的参数。优化后水声换能器的最大发射电压响应值为174 dB,在31.92~53.37 kHz之间,发射电压响应起伏可以控制在3 dB以内,可用带宽为21.45 kHz;在23.17~54.09 kHz之间,发射电压响应起伏可以控制在9 dB以内,可用带宽为30.92 kHz。发射电压响应值保持在146 dB左右。经过试验测试,发射电压响应的测试平均值要比仿真值低5~6 dB,整体保持在140 dB左右,但是可用工作带宽有所增加,在28~55 kHz之间,发射电压响应起伏可以控制在3 dB以内,在22.5~56.5 kHz之间,发射电压响应起伏可以控制在9 dB以内。 展开更多

关键词 工作带宽 发射电压响应 多激励

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于BLMS的自噪声抑制方法

2

作者 杨恒恺 谭君红 蒋小勇 《电子技术与软件工程》 2025年第4期72-76,共5页

全双工系统发射信号时接收机会产生较强的自噪声,导致接收信号失真。针对自噪声干扰的问题,本文给出了一种块状最小均方(Block-Least Mean Squares,Block-LMS)算法。该算法通过对数据进行并行处理降低了计算的复杂度。仿真和试验数据处... 全双工系统发射信号时接收机会产生较强的自噪声,导致接收信号失真。针对自噪声干扰的问题,本文给出了一种块状最小均方(Block-Least Mean Squares,Block-LMS)算法。该算法通过对数据进行并行处理降低了计算的复杂度。仿真和试验数据处理结果表明,Block-LMS算法可以有效降低自噪声干扰,而且性能更加稳定,优于最小均方(Least Mean Squares,LMS)算法。 展开更多

关键词 自噪声抑制 全双工系统 自适应滤波

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Comsol的螺栓预应力对Tonpilz型换能器的影响 被引量：1

3

作者 兰宇丹 夏丽莉 +1 位作者 王宏伟 于肇贤 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第7期71-74,80,共5页

为了研究螺栓预应力对Tonpilz型换能器的影响,使用Comsol有限元分析软件建立了施加预应力和不施加预应力的两种Tonpilz型换能器模型。通过理论计算和有限元仿真确定预应力安全范围值,在安全范围内通过调节预应力大小,观察换能器谐振频... 为了研究螺栓预应力对Tonpilz型换能器的影响,使用Comsol有限元分析软件建立了施加预应力和不施加预应力的两种Tonpilz型换能器模型。通过理论计算和有限元仿真确定预应力安全范围值,在安全范围内通过调节预应力大小,观察换能器谐振频率、发送电压响应及辐射声功率变化。结果表明:预应力安全值为6.3 kN左右,换能器谐振频率为43 kHz,发送电压响应为142 dB,-3 dB带宽为10 kHz。与未施加预应力相比,换能器谐振频率提升了13 kHz,辐射声功率提升了0.32 mW,-3 dB带宽提升了5 kHz。 展开更多

关键词 Tonpilz型换能器 螺栓预应力 Comsol 辐射功率

在线阅读 下载PDF 职称材料

单侧外部驱动弯张换能器 被引量：4

4

作者 刘永平 王智元 +1 位作者 蓝宇 王文芝 《应用声学》 CSCD 北大核心 2004年第5期7-10,共4页

本文设计、制作了一种单侧外部驱动的弯张换能器,并利用有限元分析软件ANSYS构建了 有限元模型,对换能器的电声参数进行了预测,计算结果与实验结果吻合较好。实验测得换能器的最 大发射电压响应级为142dB,如果将发射电压加到1200V,换能... 本文设计、制作了一种单侧外部驱动的弯张换能器,并利用有限元分析软件ANSYS构建了 有限元模型,对换能器的电声参数进行了预测,计算结果与实验结果吻合较好。实验测得换能器的最 大发射电压响应级为142dB,如果将发射电压加到1200V,换能器的最大声源级预计可达203dB。 展开更多

关键词 弯张换能器 外部驱动 ANSYS软件 有限元法 电声参数 声纳设备

在线阅读 下载PDF 职称材料

改善压电圆管换能器设计的振动特性分析 被引量：2

5

作者 周心一 孙进才 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期218-222,共5页

运用弹性力学中的薄壳理论，分析了径向极化压电圆管换能器的振动特性，并在此基础上推导出换能器等效电路的阻抗特性，为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明，本文的理论与以往常用的薄膜理论相比，不仅在物理概念上能给出更... 运用弹性力学中的薄壳理论，分析了径向极化压电圆管换能器的振动特性，并在此基础上推导出换能器等效电路的阻抗特性，为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明，本文的理论与以往常用的薄膜理论相比，不仅在物理概念上能给出更恰当的解释，而且在计算精度上也更接近实际。 展开更多

关键词 声学换能器 压电圆管换能器 设计 振动特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

相位共轭阵列及其形成的相位共轭声场 被引量：1

6

作者 黎胜 李婷 刘松 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第1期107-115,133,共10页

相位共轭法可实现声波反向传播和自适应聚焦,用于声源成像。从理论的角度梳理分析基于测量声压使用单极子源(PC/M)、基于测量声压梯度使用偶极子源(PC/D)、基于测量声压和质点速度使用单极子源和偶极子源(PC/P)这3种相位共轭阵列及其形... 相位共轭法可实现声波反向传播和自适应聚焦,用于声源成像。从理论的角度梳理分析基于测量声压使用单极子源(PC/M)、基于测量声压梯度使用偶极子源(PC/D)、基于测量声压和质点速度使用单极子源和偶极子源(PC/P)这3种相位共轭阵列及其形成的相位共轭声场之间的关系,以及PC/P相位共轭声场与源声场的关系。从倏逝波和传播波角度给出上述3种阵列能否突破衍射极限的理论依据,并基于线列阵进行数值仿真,给出阵与源的距离、阵元间距、阵元偏移对各阵聚焦的影响。结果表明:当阵长一定时,在近距离处PC/D聚焦效果最佳;在阵与源距离较远处,以半波长阵元间距的PC/M聚焦效果最佳。 展开更多

关键词 相位共轭阵列 相位共轭声场 倏逝波 聚焦特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

声呐图像智能感知算法综述

7

作者 焦文沛 李杰 +3 位作者 张春燕 谢广明 肖文栋 张建磊 《水下无人系统学报》 2025年第3期559-572,共14页

声呐图像智能感知算法在海洋探测与水下救援中具有至关重要的作用。近年来,深度学习技术在声呐图像智能感知任务中取得了显著进展。文中对该领域进行了全面梳理,从声呐图像数据集与数据增强技术、经典的声呐图像处理算法以及基于深度学... 声呐图像智能感知算法在海洋探测与水下救援中具有至关重要的作用。近年来,深度学习技术在声呐图像智能感知任务中取得了显著进展。文中对该领域进行了全面梳理,从声呐图像数据集与数据增强技术、经典的声呐图像处理算法以及基于深度学习的声呐图像处理方法3个方面进行探讨。首先,归纳了不同任务的开源数据集与常用的数据增强技术,为后续研究提供数据支撑;其次,系统回顾了从经典算法到基于深度学习的先进算法在不同任务中的应用与发展现状,旨在为研究者提供系统的领域概览;最后,展望了未来的研究方向,指出可通过获取更大规模的声呐图像数据、设计更强健的算法以及开发更适用于真实水下场景的任务设置等方面,进一步提升声呐图像的解译能力。 展开更多

关键词 声呐图像 智能感知 海洋探测 深度学习

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于模糊聚类和动态权重分配的水下传感器网络智能信任评估方法

8

作者 王照辉 韩光洁 +2 位作者 杜嘉欣 林川 王雷 《水下无人系统学报》 2025年第2期220-228,共9页

水下传感器网络(USN)在海洋环境监测等领域具有重要作用,同时面临诸多的安全挑战。信任模型虽能有效抵御内部攻击,保障网络可靠性,但现有信任评估方法大多依赖于信任特征的线性加权和阈值比较的决策方式。在水下动态环境中,水流和温度... 水下传感器网络(USN)在海洋环境监测等领域具有重要作用,同时面临诸多的安全挑战。信任模型虽能有效抵御内部攻击,保障网络可靠性,但现有信任评估方法大多依赖于信任特征的线性加权和阈值比较的决策方式。在水下动态环境中,水流和温度等因素在时空上的不断变化,会导致节点信任特征的变化差异和信任值的整体波动,使得最优权重和合理阈值难以有效确定,影响评估的准确性与决策的可靠性。为解决这一问题,文中提出了一种基于模糊聚类和动态权重分配的智能信任评估方法。该方法首先对USN进行分层动态拓扑建模,以增强普适性;在此基础上综合计算节点的通信、能量和数据特征,以全面反映节点的状态;然后使用无监督机器学习算法模糊C均值聚类,实现自适应的节点信任决策,同时采用主客观结合策略,根据网络和环境条件为特征动态分配权重,从而实现对节点信任度的智能评估。仿真实验结果表明,该方法能够有效评估水下环境中节点的信任度,提高信任决策的可靠性,增强网络安全性。 展开更多

关键词 水下传感器网络 信任评估 模糊聚类 动态权重

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于场景感知的水下视觉目标跟踪方法 被引量：1

9

作者 胡千伟 王代维 +3 位作者 李人杰 俞晓帆 康彬 苏偌宇 《水下无人系统学报》 2025年第2期212-219,290,共9页

水下视觉目标跟踪是自主水下航行器(AUV)场景理解的核心技术之一。然而,复杂水下环境中的光照不均、背景干扰和目标外观变化等问题,严重影响传统视觉目标跟踪方法的准确性和稳定性。现有方法主要依赖目标的表观建模,难以实现复杂环境下... 水下视觉目标跟踪是自主水下航行器(AUV)场景理解的核心技术之一。然而,复杂水下环境中的光照不均、背景干扰和目标外观变化等问题,严重影响传统视觉目标跟踪方法的准确性和稳定性。现有方法主要依赖目标的表观建模,难以实现复杂环境下可靠跟踪,尤其是在相似目标干扰的情况下,容易导致误识别和目标漂移。文中提出了一种基于场景感知的水下单目标跟踪方法,通过基于区域分割的图卷积模块提取场景内所有目标区域,并结合图卷积网络建模目标区域与周围关键区域的长距离依赖关系,显著提升对相似目标的区分能力。此外,文中引入双视图图对比学习策略,通过生成随机扰动的目标特征视图,实现图卷积模块的无监督在线更新,使得模型能够在复杂环境下保持较强的适应性和稳定性。实验表明,所提方法在跟踪精度和鲁棒性方面显著优于经典方法,尤其在光照变化大、背景复杂和相似目标干扰较强的场景下,成功率和精确度均有明显提升。这表明文中研究有效解决了水下目标跟踪中因光照变化和背景干扰导致的目标漂移问题,能在相似目标存在时保持稳定跟踪,为水下无人系统提供了高效可靠的目标跟踪解决方案。 展开更多

关键词 水下视觉 目标跟踪 场景感知 图卷积网络 双视图图对比学习

在线阅读 下载PDF 职称材料

PZT铁电厚膜声纳换能器

10

作者 夏冬林 刘梅冬 曾亦可 《电子元件与材料》 CAS CSCD 2000年第5期34-36,共3页

综述了 PZT厚膜单元声纳换能器和 8× 8阵列声纳换能器的制备方法、结构和性能 ,并介绍了 PZT厚膜声纳换能器的应用及发展前景。该厚膜是利用改进的 sol- gel工艺制备的 ,厚度为 4～ 12 μm。4μm厚的 PZT厚膜的纵向压电系数 d3 3 ... 综述了 PZT厚膜单元声纳换能器和 8× 8阵列声纳换能器的制备方法、结构和性能 ,并介绍了 PZT厚膜声纳换能器的应用及发展前景。该厚膜是利用改进的 sol- gel工艺制备的 ,厚度为 4～ 12 μm。4μm厚的 PZT厚膜的纵向压电系数 d3 3 为 140～ 2 40 p C/ N,剩余极化强度 Pr为 2 8× 10 - 6 C/ cm2 ,矫顽场强 EC为 30× 10 3 V/ cm,相对介电系数 εr为 140 0。 展开更多

关键词 PZT 铁电厚膜 压电效应 声纳换能器 灵敏度

在线阅读 下载PDF 职称材料

船用水声换能器最佳安装位置的研究

11

作者 任茂东 《大连海运学院学报》 CSCD 1990年第2期150-156,共7页

研究了气泡对船用水声换能器发射和接收声波的影响及其产生的原因和位置。探讨了干扰对换能器影响等问题。本文在此基础上提出了换能器的最佳安装位置。

关键词 船舶 水声换能器 多普勒计程仪

在线阅读 下载PDF 职称材料

纯压电振子的多维耦合换能器理论

12

作者 周利生 《舰船科学技术》 1995年第2期35-40,共6页

本文用表观弹性法推导了各种压电振子的二维和三维耦合振动理论，并给出了各振子的总导纳方程、多维耦合下的机电转换系数等。由总导纳方程计算了频率常数随振子几何尺寸的变化曲线，所得结果与有限差分法和有限元法的结果相当吻合。

关键词 压电振子 耦合振动 表现弹性法 换能器 船舶

在线阅读 下载PDF 职称材料

振速变化的环形活塞声源系统的设计分析与仿真研究 被引量：4

13

作者 郭业才 赵俊渭 郭燚 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2002年第8期1031-1033,1039,共4页

设计了环形平面活塞声源系统,从理论上导出了该系统远场指向性公式,并对其正确性和有效性进行了仿真分析。仿真结果表明:该阵在任何声频都有指向性;且环形活塞面积和相邻两活塞中心间距愈小、振速幅度愈大、活塞数量愈多,指向性愈强.当... 设计了环形平面活塞声源系统,从理论上导出了该系统远场指向性公式,并对其正确性和有效性进行了仿真分析。仿真结果表明:该阵在任何声频都有指向性;且环形活塞面积和相邻两活塞中心间距愈小、振速幅度愈大、活塞数量愈多,指向性愈强.当环形活塞的面积、振速幅度、数量一定,且相邻两活塞中心间距为活塞外直径(极限值)时,指向性最强。本文的研究在工程上具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 振速变化 环形活塞声源系统 设计 分析 仿真 声纳换能器 振速幅度

在线阅读 下载PDF 职称材料

声纳换能器的新进展 被引量：21

14

作者 王炳辉 陈敬军 《声学技术》 EI CSCD 2004年第1期67-71,共5页

换能器对整个声纳系统的性能有很大影响。随着科学技术的迅速发展 ,水声换能器在分析方法、设计理论、材料和制作技术上都有了很大的发展 ,从而使换能器性能有了很大提高。超磁致伸缩稀土换能器、高性能电致伸缩陶瓷换能器、压电复合材... 换能器对整个声纳系统的性能有很大影响。随着科学技术的迅速发展 ,水声换能器在分析方法、设计理论、材料和制作技术上都有了很大的发展 ,从而使换能器性能有了很大提高。超磁致伸缩稀土换能器、高性能电致伸缩陶瓷换能器、压电复合材料换能器、矢量水听器、低频大面积PVDF水听器、光纤水听器等是当前换能器研究的热点 ,文章回顾了 2 0世纪 80年代以来 。 展开更多

关键词 声纳换能器 水听器 超磁致伸缩稀土换能器 电致伸缩陶瓷换能器 压电复合材料换能器 矢量水听器 光纤水听器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Matlab的基阵方向性仿真研究 被引量：2

15

作者 胡伟文 苑秉成 《计算机仿真》 CSCD 2004年第4期25-27,46,共4页

根据水声传播和换能器基阵理论 ,建立了任意几何分布的基阵方向性的数学模型。借助于Matlab软件 ,研究了基阵三维方向性图的精细表示方法 ,对不同坐标网格表现的基阵方向性图进行了对比分析。通过分解三维方向性图得到了任意定向平面上... 根据水声传播和换能器基阵理论 ,建立了任意几何分布的基阵方向性的数学模型。借助于Matlab软件 ,研究了基阵三维方向性图的精细表示方法 ,对不同坐标网格表现的基阵方向性图进行了对比分析。通过分解三维方向性图得到了任意定向平面上及轴向等开角的方向性仿真曲线图。应用表明 ,结论对于基阵方向性的仿真与设计具有一定实用价值和指导意义。 展开更多

关键词 MATLAB 基阵方向性 仿真 数学模型 坐标网格 换能器 水声传播

在线阅读 下载PDF 职称材料

低频宽带大功率溢流式镶拼圆管换能器 被引量：9

16

作者 谢朝矩 姚国华 《应用声学》 CSCD 1996年第1期30-34,共5页

本文介绍一种可变深度的声响系统中应用的低频宽带大功率溢流式镶拼圆管换能器的设计，制作和实验结果．

关键词 溢流式 声纳换能器 低频 宽带 声纳系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

铁磁流体换能器的工作原理及其宽带辐射响应的特性 被引量：2

17

作者 周福洪 郑士杰 +1 位作者 姚青山 周利生 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1992年第1期34-49,共16页

本文阐明了铁磁流体的基本特性,及其构成换能器的转换机理。它能获得4个倍频程以上的低频宽带发射响应。并指出它在水声技术中的应用前景。

关键词 铁磁流体 换能器 宽带辐射 低频

原文传递

基于纳米技术的水声装备研究展望

18

作者 蔡晓红 王德石 +1 位作者 朱四华 朱拥勇 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2008年第3期13-15,共3页

纳米技术的出现和发展为提高材料性能提供了一个崭新的途径.文章针对纳米材料特性,阐述了纳米技术在水中装备的潜在应用.

关键词 水声换能器 纳米PZT 压电陶瓷 纳米涂层

在线阅读 下载PDF 职称材料

对置式宽带宽波束换能器

19

作者 刘慧生 吴彤 杨荣耀 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第3期344-347,356,共5页

针对宽带宽波束换能器实现问题,该文在已有换能器结构基础上提出了一种同轴对置结构实现水平径向360°的宽波束覆盖的新方法。采用有限元法对比分析了已有结构和两种对置结构换能器的发送电压响应(TVR)和指向性。结果显示,当障板尺... 针对宽带宽波束换能器实现问题,该文在已有换能器结构基础上提出了一种同轴对置结构实现水平径向360°的宽波束覆盖的新方法。采用有限元法对比分析了已有结构和两种对置结构换能器的发送电压响应(TVR)和指向性。结果显示,当障板尺寸为Φ100 mm×7 mm,换能器和障板的对置距离为4 mm。12~19 kHz时,新结构水平径向波束宽度为360°,水平径向TVR>138 dB,换能器实现了径向高TVR和宽工作带宽。 展开更多

关键词 水声换能器 宽带 宽波束 全指向 声障板

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Comsol的宽带复合棒水声换能器优化研究 被引量：3

20

作者 陈劲松 王亚洲 +3 位作者 翟亚进 霍振浩 闫琦昊 黄达 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第3期101-105,共5页

为了进一步降低复合棒水声换能器的谐振频率,拓展工作带宽,同时减小发射电压响应起伏,利用有限元软件Comsol对一个三激励宽带复合棒水声换能器的振动模态进行分析,研究弯曲盖板、辐射头的材料和结构尺寸对复合棒水声换能器发射电压响应... 为了进一步降低复合棒水声换能器的谐振频率,拓展工作带宽,同时减小发射电压响应起伏,利用有限元软件Comsol对一个三激励宽带复合棒水声换能器的振动模态进行分析,研究弯曲盖板、辐射头的材料和结构尺寸对复合棒水声换能器发射电压响应的影响规律,通过优化结构尺寸改善其发射电压响应。最终优化仿真的结果表明,优化后的复合棒水声换能器工作范围从9~31 kHz,可工作带宽为22 kHz,发射电压响应都处于130 dB以上,有效拓宽了多激励宽带复合棒水声换能器的工作带宽。 展开更多

关键词 三激励 宽带 纵弯耦合 发射电压响应

在线阅读 下载PDF 职称材料