6.5. Допустимость удельной акустической мощности

Допустимость удельной акустической мощности по отношению к кавитационной прочности воды можно проверить в соответствии с графиком 1.a [2]. Работая в импульсном режиме при длительности импульса мс, максимальная допустимая удельная акустическая мощность - до 10 Вт/см².

По условию величина заглубления антенного устройства H = 5 м, можем воспользоваться формулой (10) [3], которая дает возможность рассчитать порог кавитации на заданной глубине:

(10)

Подставив значения в вышеуказанную формулу, найдем порог кавитации:

Таким образом, как видно из полученного результата, наше значение удельной акустической мощности на глубине 5 м полностью удовлетворяет условию.

Так же необходимо проверить допустимость удельной акустической мощности по отношению к механической прочности преобразователя. Подставив имеющееся значение удельной мощности в формулу (11), получим:

(11)

Значение удельной акустической мощности в также допустима и в этом случае, так как возникающие напряжения не превышают предела прочности керамики и практически вчетверо меньше.

6.6. Необходимое возбуждающее напряжение

Для излучения требуемой акустической мощности необходимо определить возбуждающее напряжение. Произвести расчет можно, используя следующую формулу (12) [2]:

(12)

- акустико-механический коэффициент полезного действия;

- сопротивление излучения преобразователя;

– электромеханический коэффициент трансформации.

Выразим из вышеизложенной формулы возбуждающее напряжение:

Акустико-механический коэффициент полезного действия определяют из экспериментальных данных, так как в настоящее время методики расчета этого коэффициента не разработано. Его значения лежат в диапазоне 0.6 - 0.8. Так как вероятнее всего в реальном воплощении наш преобразователь будет иметь потери в узлах креплений, а так же соприкасаться боковыми поверхностями с жидкостью или твердыми материала, то примем этот коэффициент равным 0.6.

Сопротивление излучение преобразователя можно рассчитать исходя из формулы (13):

(13)

Подставляем значения и получаем:

Коэффициент трансформации будет рассчитываться из следующего уравнения (14) [2]:

,

(14)

– пьезоэлектрический модуль ЦТС-24, ;

m = 1 – количество секций преобразователя;

– модуль Юнга, Па.

После подстановки известных данных получим следующий результат:

Таким образом теперь можем рассчитать напряжение возбуждения:

6.7. Определение сопротивлений

Сопротивление электрических потерь найдем из уравнения (15):

,

(15)

– электрическая емкость;

– тангенс диэлектрических потерь, 0.04.

Определим электрическую емкость:

;

.

Теперь можем найти сопротивление электрических потерь:

Рассчитаем механическое сопротивление преобразователя на резонансе:

(16)

Далее, имея все данные, находим полное ваттное сопротивление по формуле (17):

(17)