Janus-Helmholtz水声换能器理论问题研究.docx

Janus-Helmholtz水声换能器理论问题争论

桑永杰;蓝宇

【摘要】Inthispaper,thereasonforincreaseofthelongitudinalresonantfrequencyofaJanustransducerinwaterareanalyzedthroughtheequivalentcircuitofJanus-HelmholtzunderwateracoustictransducerbytakingintoaccountmutualradiationinordertosolvethetheoreticalquestionsonJanus-Helmholtzacoustictransducer.ThemechanismofbroadbandtransmittingofJanus-Helmholtzunderwateracoustictransducersisobtainedbyanalyzingphasefre-quencycurvesoftheverticalvibrationandliquidcavityvibrations.Theinfluenceofcavitywall”selasticityonacous-ticperformanceofHelmholtzresonatorisresearched.Aprototypethatoperatesinthebandbetween1kHzand3kHzisdesigned.Testresultsshowedthatthevibrationandacousticcharacteristicsoftheprototypeareconsistentwiththetheoreticalresearchresults.%为了解决Janus-Helmholtz水声换能器争论中的理论问题,通过互辐射模型时的Janus-Helmholtz水声换能器等效电路,分析了Janus换能器纵振动谐振频率在水中上升的缘由;通过对Janus换能器纵振动和液腔振动的相频曲线的分析,得出了Janus-Helmholtz水声换能器宽带放射的机理,争论了腔体弹性对Helmholtz声学性能的影响规律.设计了工作频段为1~3kHz的Janus-Helmholtz换能器试验样机,样机的测试结果说明其振动及声学特性与理论争论结果相符.

【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》

【年(卷),期】2023(036)007

【总页数】5页(P906-910)

【关键词】Janus-Helmholtz换能器;等效电路;宽带;互辐射;声源级

【作者】桑永杰;蓝宇

【作者单位】哈尔滨工程大学水声技术重点试验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声技术重点试验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001

【正文语种】中文

【中图分类】TB565.1

现代潜艇大量应用减振降噪技术，辐射噪声越来越低，一些安静型潜艇的辐射噪声甚至接近于海洋环境噪声，传统的利用被动声呐探潜的手段受到了很大挑战。当前，世界各海军强国渐渐把声学探潜的重点重转到主动声呐上，因此具有低频、大功率特性的水声换能器成为国内外学者争论的热点［1-2］。另外，在远程水声通信

等水声对抗领域、基于声学手段的海洋环境监测领域以及深海地质勘探领域，对低频大功率水声换能器的工作深度及工作带宽也提出了现实要求［3-4］。常见的水声换能器在实现低频、宽带、大功率、深水等指标方面存在着固有缺乏，如弯张换能器具有低频、大功率放射的特点，但工作带宽和工作深度缺乏;Tonpilz换能器能宽带、大功率、深水工作，但低频谐振放射时体积、重量过大;电动式换能器能实现超低频放射，但声源级和效率很低，工作深度也有限。Helmholtz水声换能器利用了液腔振动，具有谐振频率低、放射效率和声源级高、无限工作深度等特点，结合鼓励源的构造振动模态则可以实现宽带放射。近年来国内外学者基于Helmholtz谐振腔构造设计了多种型Helmholtz水声换能器，使得Helmholtz

水声换能器的性能得到了进一步提升。

Janus-Helmholtz换能器的等效电路及工作机理

Janus-Helmholtz换能器是诸多型Helmholtz水声换能器中性能较为突出的一种，其