水聲功率放大器在水聲發射換能器測試中的應用

　　基于海洋資源開發和國家戰略發展的需要，水聲探測技術不斷發展革新，其中，水聲換能器作為水下聲波發射和接收的核心部件，其性能的提升至關重要。寬頻換能器在水聲信號傳輸方面具有顯著優勢，但是對于高頻換能器來說，實現寬頻發射仍然具有一定難度。寬頻換能器具有諸多優勢。

　　實驗名稱：馳豫鐵電單晶水聲發射換能器測試

　　實驗原理：本文研究表明，當發射換能器具有多個諧振頻率時，選擇合適的匹配頻率能夠獲得極大的帶寬。研究結果中，當匹配頻率為換能器的較低諧振頻率或者中頻時，換能器-3dB分數帶寬分別為48%和56%，-6dB分數帶寬分別為68%和78%，-6dB帶內最大發射電壓響應分別為140.1dB和138.1dB。相較于未進行聲學匹配的換能器（-3dB分數帶寬為33%，-6dB分數帶寬為59%，發射電壓響應為146.6dB），帶寬有所提升。但是匹配在較高諧振頻率時，-3dB分數帶寬達67%（88–177kHz），-6dB分數高達107%（79–259kHz），同時具有143.5dB的高發射電壓響應。所制備的換能器外形尺寸為19mm25mm，結果證明本文所設計換能器可實現小體積高頻寬帶水聲發射。

　　實驗框圖：

　　實驗實拍圖：

　　實驗過程：在該實驗中，使用了長5m、寬3m、深2m的水池，借助設計的測試裝置將待測換能器以及標準水聽器固定在水面以下1m的位置，待測換能器和標準水聽器之間水平距離為1m。測試設備連接如示意圖所示，使用信號發生器產生對應頻率的正弦脈沖信號，經過功率放大器（AigtekATA-L6）對信號放大后連接在待測換能器的正負極，采用標準水聽器對換能器的聲波進行接收，并將接收信號通過示波器顯示，同時示波器的另一個通道連接功率放大器的監測端口，以觀察輸出信號的頻率和幅值等信息。

　　應用方向：海洋聲學、壓電材料、水下工程

　　應用場景：聲換能器、寬帶換能器、馳豫鐵電單晶、聲學匹配層、電阻抗匹配、橫向振動正交聲束模式、有限元仿真

　　產品推薦：ATA-L系列水聲功率放大器

圖：ATA-L系列水聲功率放大器指標參數

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