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水声换能器原理试题及答案

中国海洋大学命题专用纸,首页，

2006学年第1学试题名称，水声换能器原理,A卷，共2页第1页

专业年级，学号姓名授课教师名分数

一、1、1（0分）简述什么是矢量水听器,简单分类并简述它的优点。

2、1（0分）何为水声换能器基（阵）的方向特性,其改善方法有哪些，

2TEk,S二、1、9（分）诠释符号的物理含义:Q、T、、、d、M

2、1（2分）解释下面方程组的物理含义，写出它的矩阵形式并给出x,?,,,?42

E,x,sT,dEn（,m,1,2,3）jjiimjm,T,,nm,,dT,Ei（,j,1,2,...6）,nniim4,,

3、5（分）给出压电陶瓷水声换能器的电路状态方程的一般数学表达式，并解

释其物理意义。

4、5（分）比较压电长条片半波长振子与四分之波长振子的工作特性。三、9（

分）有间距为d的n个点声源组成的一均匀线列基阵，当工作频率为对（f

应波长为入）时，求:?G（0）二,（自定坐标系和定向平面）

?方向性锐度角@二，

?出现极大值和极小值的条件。

四、8（分）在ox轴上有一等间距d（二0.25人）排列的非均匀振幅分布的复合声

学系统，该系统各振元振幅之比为1:2:3:4:3:2:1,求:

?在xoy定向平面中的G（a）=?

?当。二五/3时，G（n/3）=?

五、1（6分）某声呐站的水声换能器是由PZT制成可（逆式），声信号的辐射面积

,为S,表面振速为，它的机电转换系数静态电容为C,电损耗阻抗

R,,00f

机械损耗阻抗分别为R,换能器的等效柔顺性系数C、等效质量为M,当它mmm

PZ,R,j/置于自由场声压的海水中，辐射阻抗为，声场的畸变系数fSSS

，为，当换能器的开路输出电压为U时，

?画出该换能器处于发射状态时的等效机电图并写出机械振动方程；

?求出水介质中换能器的谐振频率、机电效率、电声效率和Q：M

?以此换能器接收时，画出其机电等效图并求出谐振状态时的M=?U

命题教师或命题负责人院负责人授课教师签字签字年月日

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2006学年第1学期试题名称，水声换能器原理A（卷）共2页第2页

六、1（6分）假设有一圆管型压电换能器，其内外半径分别为a、b,高为1,工

作时，两端暴露，单位面积上受力为P，内表面屏蔽不（受力），外表面单位0

g,,g面积上受到的力为P，压电常数采用g）（,设内外半径比为03331

0,我们可以分别得到三种极化状态下的开路电压接收灵敏,，ab/0,,,1

度为：

,1,比bg［,g2（,,）］径向极化；133311,,

2g31M,l［,g］纵向极化：23321,,

,）,g］切向极化:，其中N为弧形单元的个数331331N1,,In

9

?试讨论三种极化方式下，当b固定不变时，灵敏度随的变化情况，以为，，横

坐标，M为纵坐标，分别画简图表示。

?通过?的结果，分析采用径向极化时应注意哪些问题，

b2,l?在薄壁圆管的近似条件下，且有，三种极化方式下的灵敏度哪个最,N

大，说明理由。

?给出两端纵（向）极化的压电长圆棒在相同工作条件下的接收灵敏度。

水声换能器原理A（卷）参考答案

第一题：

1、同时测量水中声压标（量）和同一点介质质点振速矢（量）的水听器，叫做矢

量水听器。

矢量水听器分为两类:声压梯度型和质点振速型。

矢量水听器的优点：1）有良好的抗干扰能力和线谱检测能力；

2〉能对同一点处声场进行目标方向、声压振速联合估计；