我國水聲換能器技術(shù)研究進展與發(fā)展機遇
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低頻換能器研究進展
針對超遠程水下信息傳輸和超隱身潛艇探測發(fā)展的迫切需求，低頻發(fā)射換能器成為?21?世紀(jì)以來水聲換能器領(lǐng)域最受關(guān)注的熱點方向之一，國外超遠程探測與通訊聲吶工作頻帶已經(jīng)降低到?100?Hz?左右。低頻換能器涉及許多理論和技術(shù)層面的問題，目前還沒有很好地解決，這方面仍將是未來發(fā)展中的研究熱點與關(guān)注焦點。本節(jié)選擇彎曲振動低頻換能器和彎張換能器的研究工作，總結(jié)其中的新技術(shù)成果。
彎曲振動低頻換能器
低頻換能器的發(fā)展首先面對的技術(shù)問題就是幾何尺寸，一般諧振式換能器的工作頻率與幾何尺寸成反比，也就是說換能器的頻率越低則幾何尺寸將會越大，彎曲振動可以有效縮減低頻換能器的幾何尺寸。國內(nèi)近?20?年在彎曲振動低頻換能器方面的新設(shè)計主要包括彎曲梁換能器類、彎曲圓盤換能器類等。
彎曲梁換能器。劉永平等設(shè)計一種圓筒懸臂梁寬帶發(fā)射換能器（圖?1a），結(jié)構(gòu)設(shè)計中將彎曲振動模態(tài)頻率低的特點和多模態(tài)振動耦合拓寬頻帶的方法結(jié)合起來。柴勇等提出一種管梁耦合圓環(huán)換能器（圖?1b），通過在鑲拼圓環(huán)換能器中加入彎曲梁組成管梁耦合結(jié)構(gòu)，增加了有效工作模態(tài)。利用多模耦合作用實現(xiàn)低頻、寬帶工作特性。采用了溢流結(jié)構(gòu)，經(jīng)過?3?000?m?深海潛標(biāo)實際應(yīng)用驗證了其耐靜水壓能力。Xu?等提出柱面彎曲低頻換能器的?2?種設(shè)計方案（圖?1c?和?d），進行了系列仿真模擬，給出了新型磁致伸縮材料?Terfenol-D?及?Galfenol?驅(qū)動的發(fā)射響應(yīng)曲線，展示了該換能器結(jié)構(gòu)具有超低頻應(yīng)用的潛力。
圖 1彎曲梁低頻換能器的新設(shè)計
（a）中 0為固定梁， 1—5為不同厚度的柱面梁