聲波定向驅(qū)散系統(tǒng)換能器分析及驅(qū)動電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、聲波定向驅(qū)散系統(tǒng)采用一種可以產(chǎn)生大功率高指向性聲波的新技術(shù)，可以對陸地特定人群進(jìn)行通信、示警和驅(qū)散，對海上目標(biāo)進(jìn)行通信、示警、安全距離界定與威懾；同時(shí)可以應(yīng)用于機(jī)場驅(qū)鳥、航空母艦驅(qū)鳥及港口安全等場合。
　　本文的研究對象是應(yīng)用于大功率驅(qū)散設(shè)備的聲波定向系統(tǒng)，旨在分析其關(guān)鍵組成部分——壓電換能器的電學(xué)特性和組陣原理，利用較小功率換能器通過換能器組陣實(shí)現(xiàn)大功率聲波輸出。根據(jù)對換能器等效電路中元件的電學(xué)參數(shù)的分析結(jié)果，設(shè)計(jì)并制作一款較大

2、功率、較高效率、低失真的驅(qū)動電路。
　　聲波定向驅(qū)散技術(shù)產(chǎn)生的大功率指向性聲波是通過換能器組陣技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。由于單個換能器指向性有限，通過組陣可以有效抑制聲波旁瓣，使聲波的指向性變得更好。同時(shí)由于單個換能器聲壓級相對較小，難以達(dá)到攻擊指標(biāo)，可以選擇單個聲壓級較小的換能器組成陣列，加大系統(tǒng)輸出功率達(dá)到設(shè)計(jì)攻擊聲壓級。另外由于壓電換能器表現(xiàn)為容性負(fù)載，在高頻交流輸出時(shí)，容性負(fù)載自身所表現(xiàn)的阻抗極小甚至近似短路，這種情況有可能導(dǎo)致器件熱擊

3、穿或燒毀。因此基于對換能器陣列電學(xué)模型的研究，在功率放大器與換能器負(fù)載之間設(shè)計(jì)一級匹配網(wǎng)絡(luò)，使得功放電路后級呈現(xiàn)阻性或感性。此時(shí)換能器工作于諧振狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的電聲轉(zhuǎn)換效率。然后設(shè)計(jì)D類功率放大器作為換能器驅(qū)動電路，晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，其理論效率高達(dá)90％以上。選用合適的驅(qū)動芯片，搭建其外圍電路，配合以晶體管構(gòu)成的H橋結(jié)構(gòu)組成功率放大單元。為了簡化設(shè)計(jì)過程，在Multisim10.0中進(jìn)行電路仿真，利用Altium Designe