طراحی مقدماتی هیدروفون فوق حساس بر پایه نانو لایه پیزوالکتریک با چگالی انرژی خروجی بالا

در این پژوهش به تحلیل و شبیه سازی هیدروفون پیزوالکتریک که دارای ساختار با سه بخش اصلی شامل؛ سیال بستر جهت تحمل نوسان، ساختار حسگر و کانالی جهت انتقال نیرو، پرداخته شد. اکثر هیدروفونها بر پایه مواد پیزوالکتریک ساخته میشوند، این مواد با دریافت امواج صوتی منتشرشده در دریا فشار آکوستیکی را به الکتریسیته تبدیل کرده که این جریان الکتریکی قابل اندازه گیری و آنالیز است. از نرم افزار اجزا محدود آباکوس، جهت شبیه سازی هیدروفون بر پایه نانو لایه های پیزوالکتریک استفاده شده است. هسته مرکزی هیدروفون پیزوالکتریک شامل پنج لایه (PET,Al,PZT,Al,PET تحت موج صوتی شبیه سازی و بررسی شده است. ازآنجایی که ادوات نظامی امروزی در محدودهی فرکانسی کمتر از 10 کیلوهرتز عمل میکنند، طرح هیدروفون ارائه شده دارای قابلیت کار در فرکانسهای پایین می باشد. در این ساختار اثر تغییر ضخامت لایه های مختلف دیافراگم حسگر بر مقدار ولتاژ خروجی و فرکانس طبیعی بررسی شده است. با افزایش ضخامت لایه ی پیزوالکتریک از 50 تا 120 نانومتر مقدار تغییرات ولتاژ ناچیز و تغییر فرکانس طبیعی صفر برآورد شد، افزایش ضخامت لایه ی پلی اتیلن ترفنات از 200 تا 500 میکرومتر سبب افزایش فرکانس طبیعی اول و افزایش مقدار ولتاژ به صورت خطی و با معادله ی y=00054x-0.6478 گردید. همچنین تغییر ضخامت آلومینیوم از 50 تا 200 میکرومتر سبب افزایش مقدار ولتاژ خروجی و فرکانس طبیعی گردید.

Keywords:

هیدروفون , پیزوالکتریک , امواج صوتی , اجزاء محدود