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NH2000針式水聽(tīng)器的工作主要基于壓電效應(yīng)。某些電介質(zhì)材料,在受到外界壓力作用而發(fā)生機(jī)械變形時(shí),其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在材料的兩個(gè)相對(duì)表面上會(huì)出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后,材料又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài),這種現(xiàn)象被稱為正壓電效應(yīng)。相反,當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng),這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形,電場(chǎng)去掉后,電介質(zhì)的變形隨之消失,這被稱為逆壓電效應(yīng)。NH2000針式水聽(tīng)器利用的是正壓電效應(yīng)。
聲壓作用:當(dāng)水下存在聲波時(shí),聲波攜帶的聲壓會(huì)作用到NH2000針式水聽(tīng)器的敏感元件(通常由壓電材料制成)上。聲波是一種機(jī)械波,其傳播過(guò)程中會(huì)引起介質(zhì)(水)的疏密變化,從而產(chǎn)生交替的壓力變化。
壓電材料變形:水聽(tīng)器中的壓電材料在聲壓的作用下發(fā)生機(jī)械變形。例如,當(dāng)聲壓為正壓時(shí),壓電材料受到壓縮;當(dāng)聲壓為負(fù)壓時(shí),壓電材料會(huì)拉伸。
電荷產(chǎn)生:根據(jù)正壓電效應(yīng),壓電材料的變形會(huì)使其內(nèi)部產(chǎn)生極化,進(jìn)而在其表面產(chǎn)生電荷。聲壓的大小和方向決定了電荷的多少和極性。也就是說(shuō),聲壓的變化會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的電荷量和電荷極性隨之變化,這樣就將水下的聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為了電荷信號(hào)。
電荷放大:水聽(tīng)器產(chǎn)生的電荷信號(hào)通常非常微弱,需要進(jìn)行放大處理。NH2000針式水聽(tīng)器內(nèi)部一般集成了前置放大器,將微弱的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并進(jìn)行放大,以提高信號(hào)的強(qiáng)度和抗干擾能力。
信號(hào)傳輸:經(jīng)過(guò)放大后的電壓信號(hào)通過(guò)電纜傳輸?shù)胶罄m(xù)的信號(hào)處理設(shè)備,如示波器、數(shù)據(jù)采集卡等。這些設(shè)備可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理、分析和記錄,例如測(cè)量聲壓的幅值、頻率、相位等參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水下聲學(xué)環(huán)境的監(jiān)測(cè)和研究。
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