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新一代水下声纳传感器具有更高的灵敏度

来源：http://www.yijindz.com 作者：亿金电子 2019年01月17

声呐作为水声学中应用最广泛,最重要的一种声学装置.它可以利用声波可以在水中传递的特性进行探测,定位和通信等一系列行为.很多人会感到疑问,为什么是声波不是电磁波呢？因为电磁波一般是在空气中传播的,而海水是导电的,电磁波会被海水本身所屏蔽,而声波却不会收到这些影响,根据这个特性,许许多多的声呐设备就被研究出来了.
PMN-PT和PIN-PMN-PT单晶是近年来水声学最重要的技术进步之一。PMN-PT和PIN-PMN-PT晶体为水下传感器提供了极大的灵敏度和更宽的带宽。这是由于单晶体的机电耦合系数要高得多，而且与标准PZT压电陶瓷晶振相比，机电应变要高出几倍。与使用标准PZT相比，当使用PMN-PT和PIN-PMNPT单晶时，这导致性能更高的水下传感器。因此，利用单晶材料可以为水下声纳应用提供性能突破。

与传统PZT材料相比，PMN-PT或PIN-PMN-PT单晶在声纳应用中的主要优点可归纳为：
1.更宽的带宽
工业应用以及已发表的石英晶振研究已经证明，利用PMN-PT作为声纳传感器的最大优势之一是带宽的增加。声纳换能器的设计和性能可以大大提高，因为与传统的PZT相比，由于PMN-PT提供的机电耦合系数高得多（平均比传统PZT高20％）和更高的机电应变。
2.更小的外形
单晶换能器的设计对于充分利用单晶的潜在优势至关重要。由于其较高的压电性能，单晶压电石英晶体通过减少所需的压电元件的数量而允许更小的形状因子换能器设计。因此，这不仅提供了温补晶振简化的设计，而且还提供了重量和功率优势。此外，如果正确包装，已经证明它们与传统的PZT材料一样耐冲击测试。

3.系统级优势
单晶材料不仅在传感器级别上提供优势，而且在系统级别也具有优势。与传统PZT相比，具有压电单晶的下一代声纳传感器可以使用更少数量的元件，同时极大地提高了性能。结果，可以在较低的功耗水平下实现更高的性能。较低的功耗还有助于有源晶振在部署时延长整个声纳系统的电池寿命。一旦部署了声纳系统，提高电池性能不仅可以延长系统的使用寿命，还可以缩短部署周期，维护时间和成本
已发表的研究证明;
1.在电压输出和带宽方面，采用PMN-PT晶体的声纳换能器在接收模式下的性能优于传统的PZT材料。
2.与传统PZT相比，PMN-PT和PIN-PMN-PT单晶在整个电场范围内显示出明显更大的KT33值（机电耦合系数）。
3.与标准PZT相比，PMN-PT制造的超声换能器1-3复合材料的厚度耦合系数增加了两倍以上.
4.在采用单相活性材料制成的单元件换能器中，PMN-PT材料在所有转换模式下均优于PZT-5H陶瓷（PMN-PT单晶的发射-接收模式电压输出更高）

水声探测技术现在是进行水下探测作业的主要手段,之前就有过中国渔民打捞美国声呐的新闻,以前声呐系统更多的使用在军事上,随着对于海洋开发的越发重视,大量民用技术也出现了,这和许许多多的晶振产品是密不可分的.

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