壓電在聲納系統(tǒng)中應(yīng)用

       聲納，是英語“聲導(dǎo)航和定位”的縮寫。利用水下聲波的傳播的規(guī)律進(jìn)行水中目標(biāo)的觀察和通訊的系統(tǒng)成為聲納系統(tǒng)。聲納系統(tǒng)應(yīng)在民用方面有測(cè)深儀器、多波束深儀器，海底底層剖面儀和多普勒導(dǎo)航聲納等，在軍事上，艦用主動(dòng)、被動(dòng)聲納，拖拽可變深度聲納、拖拽線列聲納、直升飛機(jī)吊放聲納、定位、跟蹤、浮標(biāo)聲納等等。壓電聲納在兩次世界大戰(zhàn)和民用方面，發(fā)揮了重要作用。

      最早使用于魚群探測(cè)儀的郎之萬型換能器，是外徑為60 mm,，厚度為5mm的壓電陶瓷片與厚度為14 mm的兩個(gè)鋼柱粘結(jié)而成的，重量約為700克，諧振頻率為50KHz。當(dāng)把它作為發(fā)射、接收換能器使用時(shí)，其實(shí)際結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。它是用橡膠把換能器與電纜包封起來。聲波通過厚度約為1cm的透聲橡膠向水中輻射信號(hào)（橡膠一起的損失僅為1dB，影響可以忽略）;輻射面以外的換能器部分均用海綿橡膠包封，使聲波僅向一個(gè)方向輻射。

       郎之萬型換能器在大功率振動(dòng)狀態(tài)下，易產(chǎn)生壓電陶瓷片振裂現(xiàn)象；圖3是復(fù)合棒形換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。預(yù)應(yīng)力螺桿使壓電陶瓷片與前后蓋板之間除了粘結(jié)外還緊緊地壓緊，使其能承受更大的張壓力，改善在大功率工作狀態(tài)下陶瓷片損壞和脫膠現(xiàn)象。復(fù)合棒形換能器將前蓋取為帶錐度的輕金屬，使換能器與水介質(zhì)有更好的阻抗匹配，并增大輻射面積；后蓋板采用帶錐度的重金屬，使尾部的聲輻射變得很小，形成較好的自然單面輻射振子。

                                                 圖3 復(fù)合棒形換能器的結(jié)構(gòu)示意圖