測(cè)試設(shè)備：水池聲輻射性能測(cè)試系統(tǒng)（換能器安裝平臺(tái)、水聲測(cè)量傳感器陣列及數(shù)據(jù)采集單元）、功率放大器（ATA-63120）、電流激勵(lì)信號(hào)源以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

圖1：傳統(tǒng)單振子電動(dòng)式換能器與六元振子電動(dòng)式換能器

圖2：實(shí)驗(yàn)流程圖

實(shí)驗(yàn)過程：本研究通過多元振子互輻射理論建模與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)分析超低頻電動(dòng)式換能器性能。首先建立有限元模型驗(yàn)證六元結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性，確認(rèn)性能增益源于互輻射效應(yīng)；隨后制作單振子與六元振子樣機(jī)，在消聲水池中進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多元結(jié)構(gòu)在發(fā)射響應(yīng)、聲功率和電聲效率方面均有顯著提升，驗(yàn)證了互輻射機(jī)制對(duì)解決超低頻換能器輻射阻過低問題的有效性，為水下平臺(tái)提供了新型高效聲源方案。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：基于多元互輻射的六元振子結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)超低頻聲源性能顯著提升，發(fā)射電流響應(yīng)提高約15dB，輻射聲功率最大增至單振子的41倍，電聲效率提升約6倍；在20–90Hz測(cè)試頻段內(nèi)，理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好，驗(yàn)證了互輻射阻抗模型的準(zhǔn)確性；該方法在超低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，全面滿足水下無人航行器對(duì)高效、低能耗聲源的性能需求。

圖3：電動(dòng)式換能器發(fā)射電流響應(yīng)(TCR)的測(cè)試結(jié)果

圖4：電動(dòng)式換能器電聲效率的測(cè)試結(jié)果及其比值關(guān)系

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審核編輯 黃宇