论文摘要
随着水下探测和识别的任务日显迫切,对探测系统的要求越来越高,需要它对物体进行细微的形状分辨。水下三维声成像声纳通过获取水下目标的三维声信息,并在此基础上提取出目标的三维切片声图像,实现对探测目标的三维识别和分类,从而完成声视觉的任务。论文利用ANSYS软件对三维成像声纳中的接收和发射基阵进行了分析和设计的研究。主要研究内容为:1.介绍压电换能器的基本理论,其中包括压电陶瓷的内部结构,介电特性,弹性特性,压电特性和压电换能器的工作原理等。2.对接收基阵进行分析设计,确定基元的振动模式,基元的结构尺寸,并对基元进行了力电耦合静力分析、模态分析和谐响应分析,最后对整个基阵进行了谐响应分析。3.分析接收基阵的指向性和增益,并利用Matlab对阵列的指向性和增益进行仿真。4.对发射换能器振子进行设计和分析。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 论文研究背景1.2 成像声纳国内外研究水平与动态1.3 基阵设计指导思想1.3.1 换能器的设计方法1.3.2 ANSYS软件概述1.4 论文主要研究内容第2章 换能器设计的理论基础2.1 压电换能器2.2 压电陶瓷的物理性能2.2.1 压电陶瓷的内部结构2.2.2 压电陶瓷的介电特性2.2.3 压电陶瓷的弹性特性2.2.4 压电陶瓷的压电特性2.3 ANSYS软件分析换能器的理论基础2.3.1 ANSYS中的耦合问题2.3.2 压电换能器的有限元分析一般步骤2.4 本章小结第3章 接收基阵的有限元设计3.1 换能器的振动模式和横向边界图形设计3.1.1 振动模式的确定3.1.2 横向边界图形设计3.2 结构尺寸的设计3.2.1 基元的宽度a3.2.2 基元的厚度h3.3 基元宽度的确定3.3.1 谐响应分析简介3.3.2 接收灵敏度3.3.3 ANSYS对几种不同结构的基元分析3.4 ANSYS对已确定基元的分析3.4.1 静力分析3.4.2 模态分析3.4.3 谐响应分析3.5 利用ANSYS对基阵的分析3.6 本章小结第4章 基阵的指向性和阵增益分析4.1 基阵的指向性4.1.1 形成基阵指向性的物理原因4.1.2 线列阵组合平面阵4.2 基阵的增益4.2.1 基阵空间处理增益概述4.2.2 平面阵处理增益的计算4.3 本章小结第5章 发射换能器振子设计5.1 压电振子结构尺寸的设计5.1.1 压电振子厚度的确定5.1.2 压电振子截面尺寸的设计5.1.3 压电振子长度的确定5.2 压电振子在空气中的分析5.3 压电振子流体分析5.3.1 流体模型的构建5.3.2 流体分析结果5.4 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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