水声功率放大器在水声发射换能器测试中的应用

基于海洋资源开发和国家战略发展的需要，水声探测技术不断发展革新，其中，水声换能器作为水下声波发射和接收的核心部件，其性能的提升至关重要。宽频换能器在水声信号传输方面具有显著优势，但是对于高频换能器来说，实现宽频发射仍然具有一定难度。宽频换能器具有诸多优势。

实验名称：驰豫铁电单晶水声发射换能器测试

实验原理：本文研究表明，当发射换能器具有多个谐振频率时，选择合适的匹配频率能够获得极大的带宽。研究结果中，当匹配频率为换能器的较低谐振频率或者中频时，换能器-3dB分数带宽分别为48%和56%，-6dB分数带宽分别为68%和78%，-6dB带内最大发射电压响应分别为140.1dB和138.1dB。相较于未进行声学匹配的换能器（-3dB分数带宽为33%，-6dB分数带宽为59%，发射电压响应为146.6dB），带宽有所提升。但是匹配在较高谐振频率时，-3dB分数带宽达67%（88–177kHz），-6dB分数高达107%（79–259kHz），同时具有143.5dB的高发射电压响应。所制备的换能器外形尺寸为19mm25mm，结果证明本文所设计换能器可实现小体积高频宽带水声发射。

实验框图：

实验实拍图：

实验过程：在该实验中，使用了长5m、宽3m、深2m的水池，借助设计的测试装置将待测换能器以及标准水听器固定在水面以下1m的位置，待测换能器和标准水听器之间水平距离为1m。测试设备连接如示意图所示，使用信号发生器产生对应频率的正弦脉冲信号，经过功率放大器（AigtekATA-L6）对信号放大后连接在待测换能器的正负极，采用标准水听器对换能器的声波进行接收，并将接收信号通过示波器显示，同时示波器的另一个通道连接功率放大器的监测端口，以观察输出信号的频率和幅值等信息。

应用方向：海洋声学、压电材料、水下工程

应用场景：声换能器、宽带换能器、驰豫铁电单晶、声学匹配层、电阻抗匹配、横向振动正交声束模式、有限元仿真

产品推荐：ATA-L系列水声功率放大器

图：ATA-L系列水声功率放大器指标参数

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审核编辑 黄宇