電磁式大功率聲波換能器關鍵技術研究.pdf

1、非致命性定向聲波武器采用高強度的換能器聲單元,通過組陣原理產生定向聲波,實現對目標進行打擊與控制等多種目的。非致命性定向聲波武器采用壓電換能器作為聲單元時工作范圍難以突破3公里,隨著應用領域的推廣,迫切需要將其工作范圍提升到3公里至10公里,單個電磁式聲波換能器的聲壓級和頻響范圍要優于壓電換能器,因此采用電磁式大功率聲波換能器作為聲單元是很好的選擇。本文選取一種滿足大功率聲波定向裝置技術要求的號筒揚聲器音頭電磁式大功率聲波換能器進行研究

2、,通過對各功能部件中影響換能器性能的結構參數、材料參數和電磁參數進行分析與優化,獲得電磁式大功率聲波換能器的關鍵技術。
　　首先,對比研究直接輻射式揚聲器與號筒揚聲器,闡述號筒揚聲器提高輻射阻的原因,概述電磁式聲波換能器的整體結構、結構部件以及電磁式聲波換能器的基本原理,提出電磁式聲波換能器各部件分析重點;
　　其次,在COMSOL4.3b中建立不同類型換能器磁路結構的有限元模型,以磁隙中的磁感應強度的大小和均勻度為依據,選

3、定磁路結構。討論分析所選定磁路結構的結構參數、材料參數,對磁路結構進行優化,設計滿足電磁式大功率聲波換能器要求的磁回路;
　　然后,研究換能器振動部件的薄殼振動理論,采用ANSYS建立球頂形、弧環形與V線環形振動部件的模型,通過有限元方法研究振動部件,對其進行靜力學分析、模態分析,以一階模態高、靜力位移小為依據選擇振動部件。建立具有不同折環的振動部件的有限元模型,分析不同折環對振動部件靜力位移、模態的影響并確定折環結構。以降低振動

4、部件的質量為目標,對單層與多層的音圈進行分析,研究音圈的結構與參數設計。對比研究聲道環形分布式相位塞與聲道輻射分布式相位塞,以制造和設計優勢為依據,選取聲道輻射分布式相位塞與V線環形振動部件匹配進行分析,在振膜的最大振幅和避免激發前室聲學模態前提下分析前室厚度的設計,通過聲學理論、壓縮比分析相位塞聲道的結構參數。
　　最后,根據換能器參數,對其靈敏度、阻抗參數進行仿真。研究電磁式聲波換能器靈敏度、阻抗測試方法,建立測試平臺,對換能