孙卫华　黄　波　郭小宇　王子勇

(武汉船舶通信研究所　武汉　430079)



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)

摘要压电圆管换能器是一种低频、大功率水声换能器，它结构紧凑，声源级高，被广泛应用于航空吊放声呐、声呐浮标、拖曳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

Class NumberU675.72

1引言

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]。

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。……