13型压电复合材料矢量水听器

100kHz～500kHz压电复合材料标准水听器何涛;徐卓华【摘要】本文介绍了一种我们制作的可应用于100kHz～500kHz频段的标准水听器,水听器敏感元件采用1-3型压电复合材料,通过对敏感元件及水听器结构进行合理设计,从工艺上保证水听器性能的稳定、可靠,制作完成的标准水听器满足高频标准的所有技术指标要求.测试结果表明,水听器的接收灵敏度大于-194dB,频段内灵敏度起伏为2.9dB,最高使用频率.3dB波束宽度大于20度;稳定性考核表明,水听器有良好的温度、时间稳定性,是一种比较理想的中高频标准水听器,适合于水声的校准和中高频声信号测试.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2010(029)004【总页数】4页(P302-305)【关键词】压电复合材料;标准水听器;高稳定性【作者】何涛;徐卓华【作者单位】杭州应用声学研究所,杭州,311400;杭州应用声学研究所,杭州,311400【正文语种】中文1 引言标准水听器是在水声校准中作为标准使用的水听器，它是水声声压量值传递的传递标准之一。

在国际和国家水听器标准中都对标准水听器的接收灵敏度、灵敏度响应、指向性等进行了严格的规定，特别是对水听器的时间、温度稳定性有很高的要求[1]。

在较低频率应用的标准水听器，基本都以压电陶瓷材料元件作为灵敏元件，元件的形态以球形和圆柱形为主。

在兆赫以上的高频段，一般使用PVDF压电薄膜作为敏感元件，接收灵敏度较低。

从国外一些研究资料来看[2]，100kHz～500kHz频段标准水听器制作较为困难。

采用球形和圆管形状，元件的尺寸很小，工艺实现困难。

而选用PVDF压电薄膜，由于灵敏度较低，在某些情况下无法满足使用需要。

压电复合材料是20世纪70年代发展起来的一种新型功能复合压电材料，具有强压电性、低脆性、低密度等优点[3,4]，经过多年的发展，其制作工艺已趋于成熟，为此频段标准水听器的研制提供了一种新的选择。

2 标准水听器的设计标准水听器的主要性能参数，如接收灵敏度、指向性、使用频率范围都是相互制约的，设计中需要权衡考虑。

Journal of Sensor Technology and Application 传感器技术与应用, 2023, 11(2), 194-201 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/jsta https:///10.12677/jsta.2023.112021水声换能器研究现状与发展吴锐锋，王一博，胡童颖，崔廷放广州海洋地质调查局，广东 广州收稿日期：2023年1月3日；录用日期：2023年3月22日；发布日期：2023年3月31日摘要水声换能器在现代海洋军事与海洋资源开发中有着举足轻重的地位。

本文通过阐述水声换能器功能性材料技术、换能器、水听器技术取得的国内外领先成果和应用现状，最后对我国水声换能器的发展动态谈些认识与展望。

关键词水声换能器，水听器技术，发展动态Progress and Development of Underwater Acoustic TransducerRuifeng Wu, Yibo Wang, Tongying Hu, Tingfang CuiGuangzhou Marine Geological Survey, Guangzhou GuangdongReceived: Jan. 3rd , 2023; accepted: Mar. 22nd , 2023; published: Mar. 31st , 2023AbstractUnderwater acoustic transducer plays a pivotal role in modern marine military and marine re-source development. This paper expounds the leading achievements and application status of un-derwater acoustic transducer functional material technology, transducer and hydrophone tech-nology at home and abroad, then give the development trends of underwater acoustic transducer.KeywordsUnderwater Acoustic Transducer, Hydrophone Technology, Development Trends吴锐锋等Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言当今世界各国积极发展海洋军事的战略中不难发现，探测安静型、隐形化目标，发展海洋装备从而加强海上防御能力，都是不可或缺的一部分。

基于1-1-3型压电复合材料水声换能器性能分析杜海波;秦雷;仲超;王丽坤【摘要】为提高高频水声换能器的性能,提出了一种基于1-1-3型压电复合材料的带有梯形匹配层的水声换能器设计.应用有限元方法分析了有无匹配层对复合材料电性能、辐射端振动位移的影响.并研制了带匹配层和不带匹配层的2种水声换能器.测试结果显示引入匹配层使得水声换能器在谐振频率为360 kHz时最大发送电压响应达到169.4 dB,接收电压灵敏度为-190 dB,-3 dB下接收信号带宽最大可达70 kHz,最大声源级达到208 dB.发送电压响应比没有匹配层的换能器提高了3.8 dB、声源级提高了6 dB、接收带宽拓宽了1.45倍.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】7页(P386-392)【关键词】1-1-3型压电复合材料;换能器;声源级;发射电压响应;性能【作者】杜海波;秦雷;仲超;王丽坤【作者单位】北京信息科技大学传感器北京市重点实验室,北京 100192;北京信息科技大学传感器北京市重点实验室,北京 100192;北京信息科技大学教育部现代测控技术重点实验室,北京 100192;北京信息科技大学传感器北京市重点实验室,北京100192;北京信息科技大学传感器北京市重点实验室,北京 100192;北京信息科技大学教育部现代测控技术重点实验室,北京 100192【正文语种】中文【中图分类】TB5641-3型压电复合材料由于其制备工艺简单、压电性强、机电耦合系数大等优势,被广泛应用于超声无损检测、海底测绘成像等领域[1-3]。

近年来,为进一步提高1-3型压电复合材料的性能,一方面,研究者试图通过改变复合材料中的主动性材料性能来提高复合材料性能。

如Wang等人应用0.32PIN-0.35PMN-0.33PT(PIMNT)制备了1-3型压电复合材料,压电单晶PIMNT体积百分比为60%时,厚度机械耦合系数可以达到84%[4]。

MEMS压电水听器和矢量水听器研究进展李俊红;马军;魏建辉;任伟【摘要】MEMS piezoelectric hydrophone and vector hydrophone have the advantages of miniaturization, low power consumption, low cost, easy to array, low noise, passive. The MEMS hydrophone and vector hy-drophone based on ZnO films were studied. The results show that the sensitivity of silicon micro piezoelectric hydrophone is ?192 dB (ref. 1 V/μPa), which basically meets the practical requirements. The equivalent acoustic pressure sensitivity of MEMS vector hydrophone is?229.5 dB(ref. 1V/μPa),which is 17 dB higher than that of the same type of MEMS piezoresistive vector hydrophone,but has not met the practical require-ments. In order to further improve the sensitivity of MEMS vector hydrophone,the separated electrodes series structure and the piezoelectric composite cantilever structure with U grooves were used in the design of MEMS vector hydrophone,the vanadium doped ZnO film with a higher piezoelectric coefficient was used as piezoelectric layer,and the MEMS process of piezoelectric hydrophone was improved.%基于微电子机械系统制造技术的MEMS 压电水听器和矢量水听器具有小型化、低功耗、低成本、易成阵、无源、噪音低等优点.对基于ZnO薄膜的MEMS水听器和矢量水听器进行了研究,测试结果表明,硅微压电水听器的灵敏度为?192 dB(ref. 1 V/μPa),基本达到实用化的要求.MEMS压电矢量水听器等效声压灵敏度为?229.5 dB(ref. 1 V/μPa),比同类型压阻式MEMS矢量水听器的灵敏度高17 dB,但还未达到实用化要求.为了进一步提高MEMS矢量水听器的灵敏度,设计了具有U形槽的压电复合悬臂梁结构和电极串联结构,采用具有更高压电系数的掺钒ZnO薄膜作为压电层,并对MEMS制备工艺进行了改进,有望显著提高MEMS矢量水听器的灵敏度.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2018(037)001【总页数】5页(P101-105)【关键词】微电子机械系统;水听器;ZnO薄膜;灵敏度【作者】李俊红;马军;魏建辉;任伟【作者单位】中国科学院声学研究所北京100190;中国科学院声学研究所北京100190;中国科学院声学研究所北京100190;中国科学院声学研究所北京100190【正文语种】中文【中图分类】TN3841 引言水听器是测量流体中声场(声压)的器件，其中压电式水听器是最为普遍采用的一种水听器。

新型压电材料在低频水听器中的应用【摘要】摘要：本文主要介绍了新型压电材料在低频水听器中的应用。

首先介绍了压电材料的特性和分类，然后详细解释了低频水听器的工作原理。

接着分析了新型压电材料在低频水听器中的优势，并总结了目前的研究进展和应用案例。

最后讨论了新型压电材料在低频水听器领域的发展前景和未来研究方向，并对全文内容进行了简洁明了的结论总结。

本文有助于读者了解新型压电材料在低频水听器领域的应用现状及未来发展趋势，对相关领域的研究和工程应用具有一定的参考意义。

【关键词】关键词：压电材料、低频水听器、应用、特性、工作原理、优势、研究进展、案例分析、发展前景、研究方向、结论。

1. 引言1.1 新型压电材料在低频水听器中的应用新型压电材料在低频水听器中的应用，是一项十分具有发展潜力的技术领域。

随着科技的不断进步，传统的压电材料已经无法满足低频水听器对于性能的要求，因此研究人员开始关注新型压电材料在该领域的应用。

新型压电材料具有许多优势，比如高灵敏度、高稳定性、低噪声等特点，可以更好地满足低频水听器的需求。

新型压电材料还具有更广泛的应用范围，可以在更多领域发挥作用。

通过研究进展和应用案例分析，我们可以看到新型压电材料在低频水听器中的潜力和优势。

未来，随着对该领域研究的深入，新型压电材料在低频水听器中的应用前景将会更加广阔。

2. 正文2.1 压电材料的特性和分类压电材料是一种特殊的功能材料，具有压电效应，即在外加电场作用下会发生晶格畸变而产生机械应变的性质。

这使得压电材料被广泛应用在传感器、声波器件等领域。

根据压电效应的不同表现形式，压电材料可以分为两大类：硬压电材料和软压电材料。

硬压电材料主要包括氧化锆（ZrO2）、氧化铅（PbO）、氧化镧（La2O3）等，具有高压电系数、较高的介电常数和机械强度，适用于高功率应用和高频领域。

而软压电材料主要包括氧化铅锆钛（PZT）、氧化铅镁钛（PbMg1/3Nb2/3O3）、氧化锆钛（ZnTiO3）等，具有较大的压电变形量和良好的机械柔韧性，适用于低频和微型化应用。

1-3型压电复合材料圆柱形水听器
李邓化;夏颂;张良莹;姚熹
【期刊名称】《功能材料与器件学报》
【年(卷),期】2001(7)2
【摘要】通过对圆柱形水听器在低频接收时的静态理论分析，得到了 1－ 3型压电复合材料径向极化圆柱形水听器的自由场电压接收灵敏度计算公式；分析了不同背衬材料及不同厚度的复合材料对圆柱形水听器灵敏度的影响；实测了 1－ 3型压电复合材料圆柱形水听器的自由场电压接收灵敏度。

试验值与理论计算值基本吻合。

【总页数】5页(P125-129)
【关键词】压电复合材料;圆柱形水听器;自由场电压接收灵敏度
【作者】李邓化;夏颂;张良莹;姚熹
【作者单位】北京信息工程学院;西安交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TB565.1
【相关文献】
1.0-3型压电复合材料切向极化圆柱形水听器 [J], 朱嘉林;魏益群;李业隆
2.100kHz～500kHz压电复合材料标准水听器 [J], 何涛;徐卓华
3.1-3型压电复合材料宽带水听器研究 [J], 高焘;于亮
4.压电相含量和聚合物性能参数对1-3型压电复合材料压电性能影响的有限元模拟
[J], 赵旭;张浩;曾涛;白建峰
5.0-3型压电复合材料圆柱形水听器 [J], 沈美娥;朱嘉林;李炜
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0-3型压电复合材料切向极化圆柱形水听器
朱嘉林;魏益群;李业隆
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】2005(24)8
【摘要】利用0-3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合材料设计制作了切向极化圆柱形水听器,并对水听器的灵敏度进行了理论分析,通过对样机的测试,灵敏度与理论计算值接近.理论研究和实验结果表明,使用0-3型压电复合材料可以研制出高灵敏度 [ -190.2dB(ref. 1V/(Pa)],的切向极化圆柱形水听器,而且制作工艺简单.
【总页数】3页(P35-37)
【作者】朱嘉林;魏益群;李业隆
【作者单位】北京信息工程学院信息与通信工程系,北京,100101;北京信息工程学院信息与通信工程系,北京,100101;北京工商大学基础部,北京,100037
【正文语种】中文
【中图分类】TM282
【相关文献】
1.碳纳米管改性0-3型压电复合材料的制备与性能研究 [J], 张玉栋;彭玲;李亚杰;赵飞;吴宝
2.压电陶瓷粉含量及表面附着微粒对0-3型压电复合材料性能的影响 [J], 蔡振杰;于成林;赵程;王佳祺
3.0-3型水泥基压电复合材料有限元分析与优化 [J], 诸雪青;李秋义;罗健林;张帅
4.1-3型压电复合材料圆柱形水听器 [J], 李邓化;夏颂;张良莹;姚熹
5.0-3型压电复合材料圆柱形水听器 [J], 沈美娥;朱嘉林;李炜
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