为了实现封堵器海洋工作环境中的无线遥控动作,封堵器在海底工作中采用了水声通信技术。文章首先介绍了水声通信系统的整体设计。在前期工作中,从影响水声通信的因素出发,对水声通讯频率的选择及水声换能器的选型进行了研究,确定了水声通讯的载波频率。在此基础上提出了基于单片机的水声Modem的制作方案,设计了单片机系统电路。并对单片机至Modem的电路进行了初步调试,实现了单片机到Modem的初始化连接。完成了信号接收滤波放大电路线路的设计和制作。

利用有限元法和边界元法相结合的方式,对I类凹筒结构弯张水声换能器进行了全面的分析。具体方法是借助于网格模型数据和计算结果数据共享的思想,将有限元法的结构、振动分析优势同边界元法的声场分析优势互补起来。相关试验表明,这种相结合的分析方式更全面、准确,是对水声换能器性能分析和优化设计手段的有益完善。

设计并实现了一种新型换能器阻抗测试分析系统。该系统以工业PC机做为上位机,采用GPIB通信接口与Agilent4294A高精度阻抗分析仪进行通信,在Labwindows/CVI开发环境下开发了测试分析软件实际应用表明该系统测量结果精度高、所生成的测试报告图文清晰,且操作简便快捷,提高了工作效率,具有很好的应用和推广价值。

水声换能器是利用声波对水下目标进行探测、识别以及定位或者进行水下通信和发报的主要工具。用来发射声波的换能器称为发射器。当换能器处于发射状态时,将电能转换成机械能,再转换成声能。目前利用压电材料设计的常规换能器阵元,尤其是低频换能器,由于其结构上的特点,使得体积与重量庞大,不仅使制造、使用与维修成本提高,而且对平台提出了特殊要求,并限制了组阵的规模和形式,从而约束了战术与技术指标。如何解决声基阵的组阵规模与组阵形式问题,如何将低频、高频声纳基阵的结构设计统一起来,并在新阵元结构的基础上,通过组合大规模共形基阵,提高声纳基阵的各项技术指标,无疑是发挥平台与水中兵器作战性能,提高我军水下作战能力的迫切需要。

介绍了水声换能器的概念及类型，并结合地震波引信的特点对水声换能器的性能进行了分析，提出了国内外水下换能器的发展现状和趋势。

报道采用1-3压电复合材料设计低旁瓣换能器的方法,可使单个换能器获得低于-25dB的旁瓣级从而显著优化波束.该方法以1-3压电复合材料为换能材料,在设计过程中通过控制换能器的辐射面的形状来对换能器实现窗函数加权,达到控制波束的目的.本文举例阐述设计方法,所提供的实验数据证明了本方法的工程可行性,并与国外同类典型产品进行性能比较.

溢流式嵌镶圆管水声换能器是一种有效的低频宽带发射器，一般存在2种可供利用的谐振方式，即溢流环的液腔谐振和嵌镶圆管的径向谐振。本文首先应用解析的方法获得2种谐振的频率方程，然后应用有限元法建立了一个对称结构的溢流式嵌镶圆管换能器模型，通过ANSYS软件分析换能器的振动情况和响应曲线，并与解析法进行了对比。根据设计制作了溢流环换能器样件，并通过了相应的消声水池试验，试验结果表明，有限元模型计算准确且快捷，显示直观，其谐振频率设计误差可控制在5％以内。最终制作的换能器拥有2．35kHz的液腔谐振频率和6．4kHz的径向谐振频率，最大发射电压响应级为141．97dB，其径向谐振的-6dB带宽为3．9-9．4kHz，可提供全频段的发射带宽（包括液腔谐振在内）为2．1～10kHz±4dB。

水声发射换能器种类繁多,通常按工作频率加以区分.在低频段给出了几种工程上常用的低频大功率换能器的结构形式,并讨论了提高换能器工作极限的技术途径,同时还指出速度控制对低频声基阵的重要性.在中频段主要给出了拓展换能器工作带宽的各种结构形式及一种新的设计方法,并讨论了新材料应用及宽带匹配技术.在高频段给出了陶瓷颗粒簇匹配层换能器的等效电路,同时分析了高频换能器基阵机电一体化设计的发展趋势.结果表明,新结构、新材料、新工艺仍是推动水声发射换能器不断发展的技术途径.

为了准确地对水声换能器进行动态校准,必须要具有声-振复合试验环境.本文提出了一种水声换能器动态校准的试验环境设计方案,并给出了整个动态校准系统总体设计思路.分析了实现试验环境各部分的设计要点,重点介绍了本试验环境的关键设备-水下振动台的设计方案.针对具体试验环境,主要包括稳定正弦振动试验和随机振动试验进行了分析研究.本研究将为更加复杂的声振环境研究提供准备.

智能封堵器在水下海底管道的维修工作中起到了不可磨灭的作用。为了实现封堵器海洋工作环境中的无线遥控动作，封堵器海底工作中采用了水声通信技术。整个水声通信过程可以归结为首先由PC机发出指令给Modem，经功率放大匹配后送至水声换能器，水下部分按逆方向接收。对水声通讯频率的选择及水声换能器的选型进行了研究，并利用中国科学院水声研究所研制的FSQ-37型水声换能器，进行了换能器性能测试试验，确定了水声通讯的载波频率。水声通信技术的研究将会改善海底石油管道水下维修时通信的稳定性和可靠性。