●前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 研究歷史及現狀 3
1.2.1 水聲換能器的建模分析方法 3
1.2.2 水聲換能器及基陣的聲輻射建模與計算方法 4
1.2.3 幾種典型水聲換能器的建模與設計 7
1.2.4 水聲換能器基陣的互輻射計算及發射波束優化 11
1.3 本書的結構 13
第2章 壓電材料的性質 15
2.1 晶體的特征 15
2.2 晶體的鐵電性 16
2.3 晶體的壓電性 17
2.4 壓電晶體的特性 20
2.4.1 壓電晶體的力學特性 20
2.4.2 壓電晶體的介電性 25
2.4.3 壓電效應與壓電方程 27
2.5 壓電材料的參數 31
2.6 常用壓電材料的性質 33
2.7 本章小結 35
第3章 換能器的等效電路分析 36
3.1 換能器機電等效電路模型 36
3.2 換能器全電等效電路及導納分析 38
3.3 本章小結 45
第4章 換能器建模 46
4.1模型基本理論 46
4.1.1 結構力學方程 46
4.1.2 聲學流體問題理論基礎 46
4.1.3 聲學流體矩陣推導 48
4.1.4 邊界阻尼產生的聲波吸收 49
4.1.5 聲學流固耦合問題 50
4.2 利用ANSYS軟件對換能器進行建模分析方法 51
4.3 本章小結 55
第5章 換能器建模 56
5.1 外部問題邊界積分公式 56
5.1.1 格林函數 57
5.1.2 邊界積分方程 57
5.1.3 外部亥姆霍茲方程 58
5.1.4 表面亥姆霍茲方程 61
5.1.5 內部亥姆霍茲方程 63
5.2 內部問題邊界積分公式 63
5.3數值計算 64
5.4 奇異積分 69
5.5 解的非專享性 70
5.6計算軟件SYSNOISE簡介 70
5.7 本章小結 71
第6章 換能器及基陣聲輻射建模與計算 72
6.1 均勻脈動球源的聲輻射 72
6.2 無限大剛性障板平面上圓形活塞的聲輻射 73
6.3 表面振速分布不均勻的換能器的輻射阻抗 76
6.4 換能器基陣的互輻射阻抗 76
6.5 換能器基陣輻射阻抗計算 78
6.6法計算典型聲源的聲輻射特性 79
6.6.1 均勻脈動球源聲輻射的計算 79
6.6.2 無限大剛性障板平面上圓形活塞的聲輻射計算 82
6.6.3 無限大剛性障板平面上兩個圓形活塞的互輻射計算 83
6.7法計算平面換能器陣的聲輻射特性 84
6.7.1 無限大剛性障板上平面陣的聲輻射計算 84
6.7.2 有限大剛性障板上平面陣的聲輻射計算 87
6.8法計算換能器共形陣的聲輻射特性 91
6.8.1 陣形任意的換能器基陣的聲輻射計算 91
6.8.2 水聲換能器共形陣輻射指向性計算及實驗驗證 96
6.9 本章小結 101
第7章 凹桶型彎張換能器及基陣 102
7.1 空氣中凹桶型彎張換能器三建模與計算 102
7.1.1 凹桶型彎張換能模型建立 102
7.1.2 空氣中凹桶型彎張換能器的模態分析 103
7.1.3 空氣中凹桶型彎張換能器的導納計算 104
7.2 空氣中凹桶型彎張換能器二維軸對建模計算 105
7.2.1 軸對模型建立 105
7.2.2 空氣中凹桶型彎張換能器模態分析 106
7.2.3 空氣中凹桶型彎張換能器導納計算 107
7.3 水中凹桶型彎張換能器二維軸對建模計算 109
7.3.1 水中軸對模型建立 109
7.3.2 水中換能器導納計算 109
7.3.3 水中凹桶型彎張換能器聲輻射計算 110
7.4 凹桶型彎張換能器計算 112
7.4.1 單個凹桶型彎張換能器的聲輻射計算 112
7.4.2 凹桶型彎張換能器基陣的聲輻射計算 117
7.5 凹桶型彎張換能器及基陣的等效電路分析 125
7.5.1 凹桶型彎張換能器及基陣電聲測量結果 125
7.5.2 單個凹桶型彎張換能器的等效電路模型計算 126
7.5.3 兩個凹桶型彎張換能器並聯的等效電路模型計算 128
7.5.4 三個凹桶型彎張換能器並聯的等效電路模型計算 130
7.5.5 等效電路模型計算凹桶型彎張換能器及基陣的導納曲線 132
7.6 本章小結 134
第8章 溢流環換能器及基陣 135
8.1 溢流環換能器諧振頻率理論計算 135
8.1.1 溢流環換能器諧振頻率的計算公式 135
8.1.2 溢流環換能器諧振頻率的計算與分析 137
8.2 空氣中溢流環換能器建模與計算 138
8.2.1 換能器軸對模型建立 138
8.2.2 溢流環換能器空氣中模態分析 138
8.3 水中溢流環換能器建模與計算 140
8.3.1 水中溢流環換能器軸對模型建立 140
8.3.2 水中溢流環換能器導納計算 140
8.3.3 水中溢流環換能器聲輻射特性計算 142
8.4 水中溢流環換能器建模與計算 144
8.5 溢流式鑲拼圓環換能器結構 149
8.6 溢流式鑲拼圓環換能器在空氣中建模計算 150
8.7 溢流式鑲拼圓環換能器在水中建模計算 152
8.7.1 溢流式鑲拼圓環換能器水中的三模型 152
8.7.2 溢流式鑲拼圓環換能器水中導納計算 152
8.7.3 溢流式鑲拼圓環換能器水中發射電壓響應計算 153
8.8 溢流環換能器基陣的建模計算 154
8.8.1 半波長溢流環換能器陣聲輻射計算 154
8.8.2 半波長溢流環換能器陣聲輻射計算 161
8.8.3 小溢流環換能器陣聲輻射計算 167
8.8.4 小溢流環換能器陣聲輻射計算 171
8.9 本章小結 175
第9章 彎曲圓盤換能器及基陣 176
9.1 彎曲圓盤換能器建模計算 176
9.1.1 彎曲圓盤換能模型 176
9.1.2 彎曲圓盤換能器水中的諧波分析 177
9.2 彎曲圓盤換能器密集陣的聲輻射特性建模計算 178
9.2.1 彎曲圓盤換能器密集陣 178
9.2.彎曲圓盤換能器密集陣模型 179
9.2.彎曲圓盤換能器密集陣水中聲輻射計算 180
9.2.彎曲圓盤換能器密集陣水中聲輻射計算 183
9.3 彎曲圓盤換能器的制作 185
9.4 彎曲圓盤換能器的性能測量 187
9.4.1 彎曲圓盤換能器空氣中的導納測量 187
9.4.2 彎曲圓盤換能器水中的導納測量 188
9.4.3 彎曲圓盤換能器水中發射電壓響應測量 188
9.5 本章小結 189
第10章 縱振液腔諧振耦合發射換能器 190
10.1 縱振液腔諧振耦合發射換能器諧振頻率的理論計算 190
10.1.1 縱振液腔諧振耦合發射換能器的結構 190
10.1.2 液腔諧振頻率計算 191
10.1.3 縱振諧振頻率計算 191
10.2 縱振液腔諧振耦合發射換能器建模計算 191
10.2.1 縱振液腔諧振耦合發射換能器模型建立 191
10.2.2 縱振液腔諧振耦合發射換能器性能仿真及實驗驗證 192
10.3 縱振液腔諧振耦合發射換能器的指向性優化設計 194
10.4 本章小結 195
第11章 水聲換能器共形陣發射波束優化 196
11.1 水聲換能器共形陣驅動電壓模型優化加權 196
11.1.1 水聲換能器基陣的驅動電壓優化計算基本原理 196
11.1.2 仿真計算及實驗結果 200
11.2 水聲換能器共形陣驅動電壓的實測陣列流形優化加權 206
11.2.1 基於實測陣列流形的水聲換能器基陣發射波束優化原理 206
11.2.2 仿真計算及實驗結果 212
11.3 本章小結 217
參考文獻 218
