| 摘要:针对水声换能器的工作带宽问题，提出了一种阶梯式压电复合材料敏感元件。该阶梯式压电复合材料采取降低机械品质因数及多模耦合技术等方法，有效地拓展了工作带宽。采取等效电路法对阶梯式压电复合材料中的单个 1-3-2 型压电复合材料进行理论分析，得出其基底厚度尺寸与理论谐振频率的关系。接着采用有限元分析软件对单个 1-3-2 型压电复合材料及阶梯式压电复合材料进行仿真，得到单个 1-3-2 型压电复合材料基底厚度及陶瓷小柱横截面积与谐振频率的关系，并将仿真与理论对比，合理设计阶梯式压电复合材料的几何尺寸，并制备了阶梯式压电复合材料敏感元件样品。将该敏感元件灌封为换能器并进行水下测试，测试结果与理论及仿真结果相符，其工作频率范围为 143 kHz~239 kHz，带宽达到 96 kHz，良好实现多模耦合，极大地拓展了工作带宽。 |
| 关键词: 压电复合材料 宽带 有限元分析 多模耦合 |
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