第３５卷第３期 ２０１５年９月 雷达与对抗 ＲＡＤＡＲ＆ＥＣＭ ＶｏＩ＿３５ Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ．２０１５ 超磁致伸缩复合棒换能器研究 陈 浩 ，唐永宁 ，顾郑强 （１．海军驻杭州地区军事代表室，杭州３１００１２； ２．中国船舶重＿Ｔ集团公司第七二四研究所，南京２１１１５３） 摘要：针对使用稀土超磁致伸缩材料作为激励元件的稀土换能器，系统研究了磁路结构与磁 场分布的具体关系。通过磁路优化研究，提出了一种改进的磁路结构，设计了一种超磁致伸缩 复合棒换能器。利用纵向振动和前盖板弯曲振动的两个模态的耦合，实现了频带的拓宽，在单 个换能器上实现了大功率、小尺寸、宽带的工作性能。 关键词：磁致伸缩；多模耦合；有限元法 中图分类号：ＴＮ７１２．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９—０４０１（２０１５）０３—００６０—０５ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｔｏｎｐｉｌｚ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ＣＨＥＮ Ｈａｏ ，ＴＡＮＧ Ｙｏｎｇ—ｎｉｎｇ ，ＧＵ Ｚｈｅｎｇ—ｑｉａｎｇ （１．Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｓ Ｏｆｉｃｅｆ ｏｆ ｔｈｅ ＰＬＡ Ｎａｖｙ ｉｎ Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１２； ２．Ｎｏ．７２４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＳＩＣ。Ｎａｎｊｉｎｇ ２１ １ １５３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒａｒｅ—ｅａｒｔｈ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｔｈａｔ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｒａｒｅ—ｅａｒｔｈ ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔ０ｓｔｒｉｃｔｉＶｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｓ ｉｔｓ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ．Ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｎｄ ａ ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔ０ｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｔｏｎｐｉｌｚ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｉｒ・ ｃｕｉｔ．Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ，ｓｍａｌｌ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｂｒｏａｄ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｂｒｏａｄ— ｅｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ａｒｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｗｏ—ｍｏｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｓｈｒｏｕｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉ—ｍｏｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ０ 引 言 随着我国海洋环境的日益复杂，对各型传感器的 的¨Ｊ，其技术上的突破根本上取决于功能材料的技术 突破。近年来，超磁致伸缩材料展现出了良好的应用 前景。虽然国内外已在超磁致伸缩换能器上展开了大 要求也越来越高，舰队一体化的综合设计成为研究的 主题方向，其中又以水下探测技术的发展更为迫切。 由于潜艇隐身技术的发展，尤其是安静型潜艇的出现， 反潜的重点也由最初的被动监听变为主动探测，其主 要手段就是声纳，而换能器技术的发展往往推动着声 量的工作 ，但并未完全解决在设计过程中所遇到 的一些问题，没有充分发挥出超磁致伸缩材料的能力。 本文设计了一种超磁致伸缩复合棒换能器，重点在于 率、小尺寸的工作性能。 解决其设计和应用中面临的诸多问题，实现宽带、大功 纳技术的发展。为提高主动声纳对远距离、深水、低噪 声目标的探测能力，换能器技术必须向低频、大功率和 深水工作等方面发展。 水声换能器的发展是和材料科学的进展密切相关 １ 磁路设计 磁致伸缩换能器是个电一磁一机一声的综合系统，与 收稿日期：２０１５－０３—１６；修回日期：２０１５－０４－２０ 作者简介：陈浩（１９７１－），男，工程师，硕士，研究方向：信息与通信工程；唐永宁（１９５９一），男，政工师，研究方向：雷达项目管理；顾 郑强（１９８１一），男，工程师，研究方向：声纳基阵设计与雷达结构振动分析。 一６０—
