5. невозможность использования высоких рабочих частот: верхний предел излучаемых частот ограничен частотой 60 кГц;

6. сравнительно невысокий КПД (20% – 30 %);

7. низкая чувствительность в режиме приема;

8. зависимость собственной частоты от температуры.

9. Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей

10. Работа пьезоэлектрических преобразователей основана на использовании прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта.

11. Прямой пьезоэлектрический эффект заключается в том, что под действием механических сил, приложенных к кристаллам некоторых веществ, на поверхностях этих кристаллов появляются электрические заряды, величина которых пропорциональна степени деформации.

12. Если кристалл поместить между двумя электродами, подключенными к источнику переменного напряжения, то он будет претерпевать деформацию, величина и знак которой зависит от напряженности электрического поля и его полярности. Появление механической деформации под действием электрического поля называется обратным пьезоэлектрическим эффектом.

13. Пьезоэлектрическим эффектом обладают многие вещества, как из числа существующих в природе, так и полученных искусственным путем. Из природных материалов наиболее ярко выраженным пьезоэлектрическим эффектом обладают кристаллы кварца (SiO₂).

14. Для изготовления антенн гидроакустических приборов наиболее часто применяется титанат бария (BaTiO₃). Этот материал представляет собой пьезокерамику, получаемую путем обжига смеси порошков двуокиси титана и углекислого бария при температуре 1400º.

15. Затем образцы шлифуются, и на них наносятся электроды путем вжигания серебра в рабочие грани керамики. После этого керамику поляризуют.

16. В неполяризованной керамике отдельные хаотически расположенные кристаллики имеют области (домены) с различным направлением электрических моментов. Под воздействием сильного электрического поля (напряженностью 15 – 20 кВ/см²) происходит переориентация электрических моментов отдельных доменов кристалликов и появляется результирующая поляризация образца. Эта поляризация сохраняется после снятия внешнего электрического поля.

17. Кроме титаната бария, для изготовления акустических антенн применяется цирконат–титанат свинца, а также синтетические кристаллы сегнетовой соли (NaKC₄H₄O₆ · 4H₂O) и дигидрофосфата аммония (NH₄H₂PO₄).

18. Форма естественного кристалла кварца приведена на рис. 10. Ось z–z, проходящая через вершины кристалла, называется его оптической осью.

20. z z

21. y

23. x x

26. y

27. z z

29. Рис. 10. Кристалл кварца

32. Кроме оптической оси, у кристаллов существуют электрические и механические оси.

33. Если вырезать из кристалла кварца восьмигранную пластину перпендикулярно его оптической оси, то ось x–x, перпендикулярная оси через z–z и проходящая через взаимно противоположные вертикальные ребра кристалла, называется электрической осью. Ось y–y, перпендикулярная оси z–z и двум противоположным боковым граням кристалла, называется механической осью. Полученная таким образом восьмигранная пластина имеет три электрических и три механических оси.

34. Если теперь из полученной восьмигранной пластины вырезать прямоугольную пластинку таким образом, чтобы ее грани были перпендикулярны трем указанным осям, а наибольшая грань была перпендикулярна оси x–x, то такая пластинка будет обладать пьезоэлектрическим эффектом. Эта пластинка называется пластинкой X-cреза или среза Кюри.

35. При воздействии механической силой F_x, на грани, перпендикулярные оси x–x, возникает прямой продольный пьезоэффект (направление давления совпадает с электрической осью). В таком случае между этими гранями появляется напряжение:

37. U = ;

39. где l, b, h – длина, ширина и толщина пластины;

40. ε – диэлектрическая проницаемость материала;

41. d_x – коэффициент пропорциональности, который называется

42. пьезоэлектрическим модулем.

44. Если приложить механическую силу F_y к граням, перпендикулярным оси y–y, то возникает прямой поперечный пьезоэффект (направление внешнего усилия перпендикулярно к оси x–x). В этом случае появляется напряжение противоположной полярности:

46. U = – ;

48. Для получения обратного пьезоэффекта эту же пластинку Х-среза необходимо поместить в электрическое поле так, чтобы ось х– х совпадала с направлением силовых линий поля. При этом пластинка деформируется как в направлении оси х– х, так и в направлении оси y–y. Под воздействием обратного продольного пьезоэффекта толщина пластины h увеличится на величину:

50. Δ h = d_x · U ;

52. Одновременно под воздействием обратного поперечного пьезоэффекта длина пластины l уменьшится на величину:

54. Δ l = – d_x U .

56. В любом случае частота механических колебаний равна частоте электрических колебаний.

3)

Разрешающая способность по глубине определяется в осн. длительностью зондирующего импульса и в меньшей мере — шириной хар-ки направленности. Погрешность Э. составляет от 1% до сотых долей %. Э. используют также для поиска косяков рыбы и для разнообразных гидроакустич. исследований.

Режим Захват Дна (BL) -- работает подобно режиму автоматического масштабирования, но "привязывается" именно к кромке дна, так что никакие изменения глубины или вертикальное раскачивание лодки не смогут помешать видеть придонную область. Представьте себе, что даже на 60 км/ч можно увидеть уклейку на дне!

Режим автоматического масштабирования (AZ/КЛ) позволяет видеть на разделенном экране нижние 1,8 метра придонной области. Причем, для новинки от "Vexilar" не имеет значения полная глубина водоема, которая может быть 3 или 30 метров. 1,8 метра над дном будут всегда видны! Это уникальная возможность "FL-18", недоступная ранее никакому другому глубоководному эхолоту!