文章标题：多激励曲状纵振式水声换能器的设计与仿真

文章作者：陈劲松, 李子聪, 王兵, 田梓宏, 李世伟, 龚诚信
关 键 字：工作带宽;发射电压响应;多激励
文章摘要：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。