Hidroforların Çalışma Teorisi ?

Hidroforların düz bir frekans tepkisine sahip olması, diğer bir deyişle, frekansı ne olursa olsun, akustik uyarımın miktarı başına aynı voltaj gerilimini üretmesi istenir. Bunu yapmanın en kolay yollarından biri, bir sırt üstünde piezoelektrik bir malzemenin eşleşmiş (veya daha yüksek) bir akustik empedansla monte edilmesi ve ardından onu yüksek bir elektrik empedansı haline getirmektir. Bu sınır koşulları göz önüne alındığında, piezo, temelde akustik basınç girişi ile orantılı olan bir gerilim yayınlar.

Bu teknik oldukça iyi işliyor, Ve aslında piezoelektrikin bir rezonansa başladığı yere kadar arzulanan düz frekans tepkisine neden olur. Aslında, biri gerçekte eşleşen bir destek empedansına sahipse ve piezo ile destek arasındaki bağ yeterince ince ise, o zaman f0, piezo'nun yarı dalga boylu kalınlık rezonansı olan yaklaşık 1.5 f0'a kadar oldukça düz bir tepki verebilir . Bir sinüs dalgasının tam bir çevriminin integralinin her zaman sıfır olması nedeniyle, piezoelektrik tabakanın çıktısı 2f0'da doğal olarak sıfırdır. Ve piezo ile destek arasındaki bağ yeterince incedir, o zaman f0, piezo'nun yarı dalga boylu kalınlık rezonansı olduğunda, yaklaşık 1.5 f0'a kadar oldukça düz bir tepki verebilir. Bir sinüs dalgasının tam bir çevriminin integralinin her zaman sıfır olması nedeniyle, piezo elektrik tabakanın çıktısı 2f0'da doğal olarak sıfırdır. Ve piezo ile destek arasındaki bağ yeterince incedir, o zaman f0, piezo'nun yarı dalga boylu kalınlık rezonansı olduğunda, yaklaşık 1.5 f0'a kadar oldukça düz bir tepki verebilir. Bir sinüs dalgasının tam bir çevriminin integralinin her zaman sıfır olması nedeniyle, piezoelektrik tabakanın çıktısı 2f0'da doğal olarak sıfırdır.

Düşük frekans performansı, elektrik yük empedansının gerçek kısmı ile sınırlı olma eğilimi gösterir, bu da basit bir RC zaman sabitine neden olur veya bazen de piezo kaybı dielektrik özellikleri benzer bir sonuç doğurur. Bir SPRH-S-1000, aktif eleman (22 pF), 8 "RG174 kablo ve SMC dişi konektör dahil olmak üzere yaklaşık 118 pF toplam kapasiteye sahip olacak. Yüksek bir giriş empedansı ve DC kaplinine sahip bir Tek TDS724A osiloskopu, 1 MOhm'e paralel 10 pF'ye eşdeğer bir yük empedansı sunacaktır AC kuplajı, DC bileşeninin (> 20 MOhms) çok daha yüksek bir seviyede olmasına neden olacaktır, Ancak bu, düşük frekansta bir hidrofor Pompası tarafından görülen çıktıyı fazla etkiler görünmemektedir. 1 MOhm'nin 118 pF ile çarpımı ile elde edilen RC zaman sabiti, 8.5 kHz'lik düşük frekanslı bir kesime karşılık gelen 0.118 ms'dir.

Yukarıda da belirtildiği gibi sonlandırılmış bir SPRH-S-1000 ucunu hafifçe vurursan, yaklaşık 10 mV'lık bir darbe görürsünüz, ancak bu, -6 dB'lik darbe genişliği yaklaşık 10 ms'dir, ancak bu çok değişkentir. (Hibrit ucuna herhangi bir katı madde ile dokunmanın garantinizin geçersiz olduğunu unutmayın). 8.5 ms düşük frekans kesintisine karşılık gelen 118 ms. Yukarıda da belirtildiği gibi sonlandırılmış bir SPRH-S-1000 ucunu hafifçe vurursan, yaklaşık 10 mV'lık bir darbe görürsünüz, ancak bu, yaklaşık 10 ms'lik bir -6 dB darbe genişliğindedir, ancak bu çok değişkentir. (Hibrit ucuna herhangi bir katı madde ile dokunmanın garantinizin geçersiz olduğunu unutmayın). 8.5 ms düşük frekans kesintisine karşılık gelen 118 ms. Yukarıda da belirtildiği gibi sonlandırılmış bir SPRH-S-1000 ucunu hafifçe vurursan, yaklaşık 10 mV'lık bir darbe görürsünüz, ancak bu, -6 dB'lik darbe genişliği yaklaşık 10 ms'dir, ancak bu çok değişkentir. (Hibrit ucuna herhangi bir katı madde ile dokunmanın garantinizin geçersiz olduğunu unutmayın).

Sıkıştırılmış hava ile daha tekrarlanabilir bir deney yapıldı, burada bir SPRH-S-1000, mekanik bir valf kullanılarak aniden serbest bırakılan 40 psi'lik bir basınca maruz bırakıldı. Bu deneyde, çok tekrarlanabilir boyut ve şekle sahip negatif bir darbeyle karşılaşıldı ve negatif darbe genliği yaklaşık -3.32 mV idi ve genişliği -6 ms, 31 ms idi. Bu sonuçlar tekrarlanabilir iken, Çok sayıda ilgi çekici eser içerdiler ve hidrofon tepki eğrisinin düz olduğu bir noktada çalışmadığımız gerçeğinden dolayı istenen Heavyside işlevini benzemedi (ve hava basıncı muhtemelen kılavuz dalga nedeniyle basınçta temiz bir düşüş değil Tüplerin ve boruların yayılımı). 40 psi'ye bölünmüş 3.32 mV, 1.204E-8 V / Pa veya -278.4 GdB'lik bir iletkenlik ile sonuçlanır ve 1 MHz'lik hidrofonun -243 GdB'lik bir tepki vardı. 35 eksik dB muhtemelen 8.5 kHz'in altındaki f ile orantılı olarak devreden çıkmış olmasından kaynaklanıyor.

Hidrofonun kendisi bir akustik dalga boyuna göre kükleşir ve kısıtlı değilse, konuşmak için "esintide" hareket eder gibi, mekanik olarak, gerçekten düşük frekansları görmek için, bir tutucuya sabitlenmelidir.

Dolayısıyla, "çalışma teorisi", piezo malzemenin geriliminin yüksek empedansa sonlandırıldığında gerilme ile orantılı olması gerçeğidir. Hidrofon sistemlerini tasarlamanın asıl püf noktası, tüm sınır koşullarını doğru almanızı ve frekans cevabını bozan akustik rezonanları ortadan kaldırmanızı sağlamaktır.

İyi bir tasarım göz önüne alındığında, hidrofonlar, rezonant cihazlarla elde edilen tecrübelere dayanarak kullandığımızdan çok daha büyük, birkaç on yıl boyunca düz bir frekans tepkisi verebilir. Ne yazık ki, yukarıda tarif edilen " Hassasiyetin yüksek olduğu yerlerde hidrosonlar kullanılmamalıdır. Duyarlılıkta son derece gerekli ise, daha dar bant genişliği, özel uyarlanmış transdüserler dikkate alınmalıdır. 10 kHz'in altındaki düz frekans davranışı gerekiyorsa, mikrometelli basınç sensörleri gibi diğer teknolojiler düşünülmelidir. Hassasiyetin yüksek olduğu yerlerde hidrosonlar kullanılmamalıdır. Duyarlılıkta son derece gerekli ise, daha dar bant genişliği, özel uyarlanmış transdüserler dikkate alınmalıdır. 10 kHz'in altındaki düz frekans davranışı gerekiyorsa, mikrometelli basınç sensörleri gibi diğer teknolojiler düşünülmelidir.