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定义:声轴上距声源1米处产生的聲强相对于参考声强的分贝数是声纳方程中定量描述声源辐
射能力的项,用SL表示 -
- 参数解释: Sv是发送电压响应,通过查找换能器发射曲線得到是基础。V为发送电压20lgV是增量。
- 定义:换能器输出端的开路电压e与换能器处自由场声压P的比值单位是V/Pa。
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- 即灵敏度越大相同声壓可产生更大电压。
- 接收灵敏度分为电压灵敏度和电流灵敏度分别反映输出端的电压电流大小,通常都用电压作为衡量指标
- 对应的,發送有发送电压响应和发送电流响应通常也是用电压作为指标,反映了单位电压能产生声压大小
- 定义:通常用灵敏度级表示接收电压靈敏度的大小,单位为dB
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- 参数解释: 即灵敏度越大,相同声压可产生更大电压.
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举例:接收换能器处的声压是1Pa即120dB(1Pa的声压对应120dB的声压级),如果换能器的接收灵敏度级:
则输出端开路电压为e=0.001V接收灵敏度达到-180dB已经很好了,通常标准水听器都是小于-200dB的- 注意:接收灵敏度分为电压靈敏度和电流灵敏度,分别反映输出端的电压电流大小通常都用电压作为衡量指标。对应的发送有发送电压响应和发送电流响应,通瑺也是用电压作为指标反映了单位电压能产生声压大小。
- 假设: A换能器的接收灵敏度是-180dB B换能器的接收灵敏度是-190dB 接收端处的信号声源级时120dB 接收端电路放大1000倍(60dB)
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则有: A换能器输出的模拟电压是1.00mVrms电路输出1.00V B换能器输出的模拟电压是0.32mVrms,电路输出0.32V假设电噪声0.01V(与换能器无关),即A输出电压比B高10dB(约3.1倍) A的信噪比40dBB的信噪比30dB。 如果用相同的ADC进行采样灵敏度低的换能器可能不能充分利用ADC的动态范围。如果用AGC将B的信號多放大10dB即也放大到1V(同A一样大),但电噪声对B而言几乎不变但由于陶瓷自身振动产生的噪声会同等增加10dB。
- 结论:同样电路情况下低信噪比的换能器信噪比会低一些,但可通过改变放大倍数弥补信噪比不会丢失很多。因为那些-200多灵敏度的水听器经过放大后一样能接收到较好的信号(所以可以不用多纠结于换能器灵敏度是-180还是-190,倒是灵敏度的带内起伏比较重要影响接收信号幅度,而这个是没办法通过模拟放大器和滤波器调节的)
- 该换能器的接收还比较好,发射不太好
- 接收换能器灵敏度-180dB(已经算比较好的了)
- 同样电路情况目前峩们接触到的7-15k换能器,发送响应都是135dB±5dB接收灵敏度-185±5dB。
- 经过之前的水池实验看<50mV的信号,带通滤波后的信噪比大概只有10~15dB也可能是我們的电路设计比较次,噪声太大噪声幅值达到50~100mV。
- 通常我们自己做的AGC调节范围大概是40dB也就是放大倍率范围是100~10000。ADC最佳采样范围是其参考电壓的1/3~2/3所以接收信号经过放大后应该达到0.85V~1.9V,则放大前最小应该是0.085mV差不多就是186dB源级的声源在10km处。
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结论:预应力和水压构成换能器的声负载负载合适的时候,换能器的可振动幅度大机械能转化更多,效率会高一些但实际使用,在不同深度时声负载不是处于最佳状态,加上宽带匹配效果不好效率往往不会很高,没找到可以衡量的经验公式
- 中科院的林仲茂做过效率97%的纵振夹心式换能器(谐振时,声负載良好时)可能是非常理想情况下了。
- 浙江师范的几个人研究了圆管换能器根据预应力的不同,电声效率40%~70%
- 关键主要是预应力的设计。
- 不同的水深对换能器外表面产生的水压不一样即声负载不同,内部充油的压力可平衡外部的水压如果陶瓷内外表面压力不一样,不能保证压电陶瓷有最佳的振动空间
- 压电陶瓷最佳的线性工作区域应该是下图的Pr点附近,而压电陶瓷抗压能力远大于抗拉能力预应力保證陶瓷可压缩和可拉伸的范围尽可能一致。
- 未极化的陶瓷两端加电场E极化到c点后,撤销电场时陶瓷的极化强度并不归零,而是顺着箭頭方向到达Pr处,称之为剩余极化强度
- 下图是压电陶瓷的电滞回线,该曲线描述了电场E和陶瓷极化强度P的关系