Vol. 36 No. 7
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舰船电子工程
Ship Electronic Engineering
压电圆管换能器有限元分析设计研究
孙卫华黄波郭小宇王子勇（武汉船舶通信研究所武汉430079）
总第265期 2016年第7期
标、拖线列阵等舰艇水声对抗设备中。随着计算机技术的迅猛发展，借助有限元手段研究设计压电圆管换能器更为方便可行。论文对压电圆管换能器进行有限元分析研究，只需建立压电圆管换能器的二维模型，便能描述其电声特征，如电导纳、谐振频率、辐射声功率等，
关键词换能器；压电圆管；有限元分析；电声特征
中图分类号U675.72
DOI:10. 3969/j. issn. 16729730. 2016. 06. 000
Design of FiniteElement Analysis ofPiezoelectric TubeTransducer
SUN Weihua HUANG bo GUO Xiaoyu WANG Ziyong
(Wuhan Maritime Communications Research Institute, Wuhan430079)
Abstract Piezoelectric tube transducer is a low frequency, high power transducer, its structure is compact, sound source lever is high. It is used widely in aviation dipping sonar, sonar buoys+ towed array acoustic warfare ships and other e quipments. With the rapid development of the computer technology, it is convenient to study the piezoelectric tube transducer by the finite element analysis. This paper studies the piezoelectric tube transducer with the method of finite element analysis So just set up the simple two-dimension piezoelectric tube transducer model, we can make the electroacoustic characteristics of the piezoelectric ring transducer, such as the electronic admittance, resonant frequency and the radiated power.
Key Wordstransducer, piezoelectric tube, finite element analysis, electroacoustic characteristics ClassNumberU675.72
引言 1
水声换能器是实现电声能量转换的器件，是声纳系统的重要组成部分。从水声技术发展史来看，水声工程实践和水声对抗装备的每一步发展都离不开水声换能器技术的发展。由于水声换能器在水声工程中起着关键作用，许多发达国家都投入巨大的力量进行研究1。
水声换能器大致可分为以下几类：从结构形式上分，主要有复合棒换能器、弯张换能器、压电圆管换能器和镶拼圆环换能器；从激励方式上分，主要有压电换能器、磁致伸缩换能器和电动（磁)式换能器2。
收稿日期：2016年1月9日+修回日期：2016年2月15日
压电圆管是一种较常用的声学换能器单元，它结构简单，造价低，性能稳定，在水平方向不呈指向性，具有较高接收灵敏度，布阵方便等特点。多年来，国内外学者提出了一些压电圆管的理论模型，可分为薄膜理论和薄壳理论。而有限元技术为压电圆管的设计提出了更合理的有限元模型。
本文利用有限元分析软件ATILA，研究了压电圆管换能器的有限元分析方法。针对某种压电圆管换能器，建立了有限元模型，并利用ATILA 软件对换能器的电导、谐振频率和辐射声功率等进行分析。有限元方法能够有效的分析换能器的机电特性，对换能器的设计和分析有很好的参考价值。
作者简介：孙卫华，男，高级工程师，研究方向：舰船通信系统。黄波，男，高级工程师，研究方向：舰船通信系统。郭小宇，男，工程师，研究方向：舰船通信系统。王子勇，男，高级工程师，研究方向：舰船通信系统。