Электромеханические характеристики компактного гидроакустического преобразователя со сложной формой излучающей оболочки

Расширение сферы применения гидроакустических средств требует технических решений для удовлетворения противоречивых требований по габаритам, КПД, излучаемой мощности гидроакустических излучателей в сочетании с достаточной шириной полосы частот и технологичностью изготовления. Для компактных излучателей габариты корпуса ограничивают возможность совмещения резонансов активного элемента и механической колебательной системы, что затрудняет разработку мощных низкочастотных преобразователей. В результате системного поиска оптимальных конструктивных решений разработан компактный излучатель продольно-изгибного типа с излучающей поверхностью сложной формы «3D НЧИ». В работе приведены результаты измерений методом лазерной виброметрии колебательных характеристик двух корпусов таких преобразователей, выполненных из сплава титана. Проведено сравнение электроакустических параметров «3D НЧИ» с преобразователями другой конструкции. Показано, что предложенные конструктивные решения для преобразователя размером менее 100 мм и весом около 1 кг обеспечивают «3D НЧИ» максимальную чувствительность по напряжению около 1 Па×м/В при основном резонансе и максимуме КПД порядка 50% в полосе частот 1-2 кГц и имеют ряд преимуществ по сравнению с аналогичными разработками.
The expansion of hydroacoustic applications requires new technical solutions to meet the conflicting requirements on dimensions, efficiency, radiated power, combined with sufficient bandwidth and manufacturability of hydroacoustic radiators. For compact radiators, the dimensions of the casing limit the possibility of combining the resonances of the active element and the mechanical oscillating system, which complicates the development of powerful low-frequency transducers. As a result of a systematic search for optimal design solutions, «3D LFR» is developed – a compact emitter of longitudinal-bending type with a radiating surface of a complex shape. The paper presents results of measurements by laser vibrometry of vibrational characteristics of two bodies of such transducers made of titanium alloy. The electroacoustic parameters of «3D LFR» are compared with transducers of other design. It is shown, that the design solutions suggested for the transducer of less than 100 mm in size and about 1 kg in weight provide «3D LFR» maximum voltage sensitivity of about 1 Pa×m/V at basic resonance and maximum efficiency 50% or so in the frequency band of 1-2 kHz and have a number of advantages in comparison with similar designs.