基于海洋資源開發(fā)和國家戰(zhàn)略發(fā)展的需要，水聲探測技術(shù)不斷發(fā)展革新，其中，水聲換能器作為水下聲波發(fā)射和接收的核心部件，其性能的提升至關(guān)重要。寬頻換能器在水聲信號傳輸方面具有顯著優(yōu)勢，但是對于高頻換能器來說，實現(xiàn)寬頻發(fā)射仍然具有一定難度。寬頻換能器具有諸多優(yōu)勢。

實驗名稱：馳豫鐵電單晶水聲發(fā)射換能器測試

實驗原理：本文研究表明，當(dāng)發(fā)射換能器具有多個諧振頻率時，選擇合適的匹配頻率能夠獲得極大的帶寬。研究結(jié)果中，當(dāng)匹配頻率為換能器的較低諧振頻率或者中頻時，換能器-3dB分?jǐn)?shù)帶寬分別為48%和56%，-6dB分?jǐn)?shù)帶寬分別為68%和78%，-6dB帶內(nèi)最大發(fā)射電壓響應(yīng)分別為140.1dB和138.1dB。相較于未進行聲學(xué)匹配的換能器（-3dB分?jǐn)?shù)帶寬為33%，-6dB分?jǐn)?shù)帶寬為59%，發(fā)射電壓響應(yīng)為146.6dB），帶寬有所提升。但是匹配在較高諧振頻率時，-3dB分?jǐn)?shù)帶寬達(dá)67%（88–177kHz），-6dB分?jǐn)?shù)高達(dá)107%（79–259kHz），同時具有143.5dB的高發(fā)射電壓響應(yīng)。所制備的換能器外形尺寸為19mm25mm，結(jié)果證明本文所設(shè)計換能器可實現(xiàn)小體積高頻寬帶水聲發(fā)射。

實驗框圖：

實驗實拍圖：

實驗過程：在該實驗中，使用了長5m、寬3m、深2m的水池，借助設(shè)計的測試裝置將待測換能器以及標(biāo)準(zhǔn)水聽器固定在水面以下1m的位置，待測換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器之間水平距離為1m。測試設(shè)備連接如示意圖所示，使用信號發(fā)生器產(chǎn)生對應(yīng)頻率的正弦脈沖信號，經(jīng)過功率放大器（AigtekATA-L6）對信號放大后連接在待測換能器的正負(fù)極，采用標(biāo)準(zhǔn)水聽器對換能器的聲波進行接收，并將接收信號通過示波器顯示，同時示波器的另一個通道連接功率放大器的監(jiān)測端口，以觀察輸出信號的頻率和幅值等信息。

應(yīng)用方向：海洋聲學(xué)、壓電材料、水下工程

應(yīng)用場景：聲換能器、寬帶換能器、馳豫鐵電單晶、聲學(xué)匹配層、電阻抗匹配、橫向振動正交聲束模式、有限元仿真

產(chǎn)品推薦：ATA-L系列水聲功率放大器

圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇