Zil tipi piezokompozit transdüser tasarımları ve akustik uygulamaları

Abstract

Bu çalışmada malzeme ve boyutsal parametrelerin zil tipi (cymbal) transdüserin sualtı ve hava akustik performansına etkileri deneysel ve sonlu elemanlar analizi (FEA) yöntemleriyle çalışılmıştır. FEA ile deneysel sonuçların birbirleriyle uyumlu oldukları ispatlandıktan sonra, cymbal transdüserin sualtı performansı ve hidrostatik basınç altındaki davranışlarının tesbiti için FEA kullanılarak geniş bir parametrik çalışma gerçekleştirilmiştir. Daha sonra cymbal transdüserin hidrostatik basınç altındaki bozunum mekanizmasının sebepleri açıklanmıştır. Daha yüksek bant genişliğine ulaşılması için metal kapakların altındaki oyuk boşluğu polimer ile doldurulmuştur. Böylece visko-elastik sönümlenme yaratılmaya çalışılmıştır. Sualtı çalışmalarına ek olarak cymbal transdüserin hava akustik transdüseri olarak kullanılmasının uygunluğu araştırılmıştır. Su içerisinde malzeme ve boyutsal parametrelerin değiştirilmesiyle ilk rezonans modunda 3-250 kHz aralığında ayarlama yapılabilmektedir. Ölçek faktörü, oyuk derinliği ve PZT kalınlığının sualtı alıcı/verici (TVR/FFVS) performansı üzerinde güçlü etkileri olduğu bulunmuştur. Ayrıca transdüserin sualtı hassasiyeti ve hidrostatik basınç töleransı üzerine en önemli etkiyi oyuk derinliği ve kapak malzemesinin gerçekleştirdiği belirlenmiştir. Bant genişliği üzerine yapılan ilk çalışmalarda, bant genişliğinde istenen düzeyin kapak altında polimer kullanımıyla elde edilebileceği gösterilmiştir. En son olarak cymbal transdüserin hava akustik transdüseri olarak kullanılması için geliştirilen yeni tasarımla hava akustik ortamında yüksek değerlerde ses basıncı elde edilmiştir.