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| 1 | 铁镓Janus-Helmholtz换能器非线性驱动显示文摘利用磁路法理论分析了磁阻对铁镓驱动磁场的影响,结果表明磁路中无永磁体时铁镓驱动磁场是有永磁体时的5倍以上,结合铁镓材料近似线性区小的特点,提出了一种无偏场非线性驱动方式。首先利用帕德逼近方法近似铁镓材料的磁化过程,得到磁场强度与磁致伸缩应变的关系,进而得到驱动电信号表达式,在此基础上提出了铁镓换能器的非线性驱动模型。设计研制了无偏场铁镓Janus-Helmholtz换能器样机,通过振动特性实验分析验证非线性驱动模型的可行性,最后在水中测试了换能器的发射性能。测试结果表明,采用无偏场非线性驱动的换能器在驱动电流为9.4 A时,声源级可达到198.2 dB,相对于永磁偏置磁场的换能器,声源级高了4 dB,发射性能得到了明显的提升。 | 赵佳恒 莫喜平 柴勇 刘永平 | 2023 | 应用声学2023，42，1： | 0 |
| 2 | 电-磁-机-声多场边界下的超磁致伸缩Ⅳ型弯张换能器设计方法显示文摘超磁致伸缩Ⅳ型弯张换能器是实现大功率低频水下声波发射的有效途径,在水下远距离探测、水声通信等领域具有广阔的应用前景。该文提出一种综合考虑材料电磁参数极限、空化边界条件以及最大主应力边界条件的大功率低频超磁致伸缩Ⅳ型弯张电声换能器优化设计方法。首先,根据超磁致伸缩材料的电磁参数极限确定振子棒材数量以及磁回路结构;然后,以频率、声源级为优化目标,机械壳体主要结构参数作为优化变量,结合有限元仿真构建基于Box-Behnken法的响应面模型,并把空化边界条件以及最大主应力边界条件作为优化方案的判据,最终得到优化的壳体结构参数;最后,基于优化设计方案,研制了一款超磁致伸缩Ⅳ型弯张换能器样机,并搭建了湖试实验平台。实验测试结果表明,在40 m水深下,研制的换能器样机谐振频率为480 Hz,最大声源级达到206 dB,验证了设计方法的可行性与准确性。 | 宁倩 李桥 高兵 赵能桐 罗安 | 2023 | 电工技术学报2023，38，12： | 0 |
| 3 | 铁镓单晶Janus-Helmholtz换能器显示文摘针对深水、低频、宽带换能器的技术需求,结合Janus-Helmholtz换能器的结构特点和铁镓单晶材料低场应变大及机械强度高的特性,提出了铁镓单晶Janus-Helmholtz换能器设计方案。采用永磁偏磁场和环形闭合磁路,建立了一系列铁镓单晶磁致伸缩换能器理论分析模型,包括对磁致伸缩材料参数进行线性化处理,设计了换能器最佳工作点,结合静态磁场和动态磁场分布情况分段细化换能器驱动等效参数,以及利用全阻抗模型通过电感损耗等效计算换能器静态阻抗,然后通过二维有限元分析等效模型,优化分析了换能器的结构参数与电声性能。最后制作了换能器样机,并进行了测试与分析。对比仿真和测试结果表明:全阻抗模型得到的阻抗曲线与样机测试结果相一致,有限元等效模型计算的发送电流响应与样机测试结果良好吻合。换能器样机水中谐振基频为1000 Hz,谐振频率下发送电流响应176.4 dB;在875~2300 Hz频率范围内,发送电流响应起伏不大于6 dB;增加驱动电流有效值到16.2 A,最大声源级可以达到196.2 dB。 | 赵佳恒 莫喜平 柴勇 刘永平 王敬民 蒋成保 | 2023 | 声学学报2023，48，1： | 0 |
| 4 | 自由端盖四梁凹形宽带弯张换能器设计显示文摘针对凹形弯张换能器改善低频宽带工作特性的技术需求,提出了一种自由端盖四梁凹形弯张换能器新结构。结构中将纵向振子的端部设计成弹性辅助梁,与主弯曲梁连接构成复合弯曲梁。同时为了克服弹性辅助梁对振动辐射带来的不利影响,引入了由纵向振子驱动的方形自由端盖并以此构成新的辐射端面。利用有限元软件分析了这种新结构弯张换能器的多模振动特性,模态分析表明换能器的前五阶模态是可利用的主要工作模态,频率间隔可以通过敏感结构参数进行调控。通过优化给出了一种设计方案,换能器整体几何尺寸为140 mm×140 mm×396 mm,仿真分析了换能器在水中的导纳特性和发射电压响应曲线,结果表明:换能器最大发射电压响应大于145 dB,发射电压响应起伏小于6 dB的工作频带为1.5~4.3 kHz,发射电压响应起伏小于10 dB的工作频带为1.5~8 kHz,具有低频宽带大功率工作特性。 | 吴光未 | 2022 | 声学技术2022，41，4： | 0 |
| 5 | 叠合结构超低频弯张换能器显示文摘研究了一种将多个椭圆弯张壳体在短轴方向进行机械叠合的超低频弯张换能器,每个弯张壳体采用超磁致伸缩材料进行驱动。推导了多个叠合壳体的等效电路,利用支路阻抗方法得到了换能器频率和阻抗的方程表达式。针对多个壳体叠合的结构复杂性,采用有限元方法计算并分析了叠合壳体换能器的多个结构点的振动位移分布,通过平动位移分布设计了活塞辐射面的结构参数。将有限元方法计算的换能器在空气中和水中的谐振频率与等效电路法计算的结果进行了对比,符合较好。研制了6个壳体叠合的超低频弯张换能器样机,换能器外形尺寸为Φ230×630 mm,重量为39 kg。换能器经湖上试验,水中谐振频率130 Hz,最大发送电流响应161.1 dB,最大发射声源级为180.4 dB,实现了超低频、小尺寸的发射能力。 | 刘永平 莫喜平 张运强 崔斌 蔡海荣 | 2022 | 声学学报2022，47，3： | 0 |
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