最佳设计和实验研究的新型放松器铁电单晶传感器基于面剪振动模式
Sanrui Wu1, Yihang Xie2, Fushi Bai3
1Shenzhen Research Institute of Northwestern Polytechnical University, Sanhang Science &Technology Buliding, No.45th, Gaoxin South 9th Road, Nanshan Distict, Shenzhen City, 518057, China; National Elite Institute of Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi'an, Shaanxi 710072, China.
Ultrasonics
|July 15, 2025
概括
这项研究引入了水下声传感器的新型面切割模式,利用PMN-PT单晶实现宽带宽和小尺寸. 新设计增强了声纳探测能力.
科学领域:
- 声学工程 声学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 转换器技术 转换器技术
背景情况:
- 传统的水下声学传感器在实现宽带宽和小尺寸方面存在局限性.
- 酸-酸 (PMN-PT) 单晶提供高剪切压电常数,电机械合和合规性,解决这些局限性.
研究的目的:
- 开发一个宽带的水下声学传感器与一个小的形式因素.
- 探索面部剪切振动模式及其与纵向振动的合,以扩大频段.
主要方法:
- 有限元模拟用于分析结构参数对振动模式和共振频率的影响.
- 优化使用NSGA-II算法和有限元法来设计传感器.
- 一个面切片单晶纵向振动传感器原型的制造和测试.
主要成果:
- 优化的传感器原型的外径为75毫米,长36毫米.
- 实现了从7kHz到60kHz的广泛工作频段.
- 显示的最大传输电压响应为127dB,带内波动低于4.6dB.
结论:
- 这种新的面部剪切模式对于创建小型,高功率的宽带水下声学传感器是有效的.
- 这种方法克服了传统的局限性,改进了声纳检测设备.
- 单晶PMN-PT对于提高传感器性能至关重要.


