功率放大器在六元振子电动式换能器研究中的应用

实验名称：多元振子互辐射效应理论研究与六元振子电动式换能器的辐射声功率和电声效率实验分析。

实验目的：本研究旨在探究多元振子互辐射对超低频电动式换能器性能的提升作用。通过建立等效电路模型与制作六元振子样机，重点验证了该结构在提升辐射声功率和电声效率方面的有效性，为水下无人平台提供了高效声源解决方案。

测试设备：水池声辐射性能测试系统（换能器安装平台、水声测量传感器阵列及数据采集单元）、功率放大器（ATA-63120）、电流激励信号源以及计算机数据处理系统。

图1：传统单振子电动式换能器与六元振子电动式换能器

图2：实验流程图

实验过程：本研究通过多元振子互辐射理论建模与实验验证系统分析超低频电动式换能器性能。首先建立有限元模型验证六元结构声学特性，确认性能增益源于互辐射效应；随后制作单振子与六元振子样机，在消声水池中进行对比测试。实验结果表明，多元结构在发射响应、声功率和电声效率方面均有显著提升，验证了互辐射机制对解决超低频换能器辐射阻过低问题的有效性，为水下平台提供了新型高效声源方案。

实验结果：基于多元互辐射的六元振子结构可实现超低频声源性能显著提升，发射电流响应提高约15dB，辐射声功率最大增至单振子的41倍，电声效率提升约6倍；在20–90Hz测试频段内，理论与实验数据吻合良好，验证了互辐射阻抗模型的准确性；该方法在超低频范围内稳定运行，全面满足水下无人航行器对高效、低能耗声源的性能需求。

图3：电动式换能器发射电流响应(TCR)的测试结果

图4：电动式换能器电声效率的测试结果及其比值关系

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审核编辑 黄宇