基于复合材料叠堆圆管的多谐圆柱阵换能器研制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61471047
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    89.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0123.敏感电子学与传感器
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Transducer is a kind of device for transmitting and receiving sound wave, it is applied abroad in underwater detecting, communication, navigation, mapping and so on. It's bandwidth and beamwidth are important parameters affecting it's applications. Seeking broader bandwidth and beamwidth are research hotspots all the time. There are two kinds of transducers with broad bandwidth now. One is composite transducer which has narrow beamwidth for it's composite sening element can only be shaped into a plane. The other one is multimode coupling transducer, it made from piezoelectric ceramic often taked a plane, sphere and cylinder shape. Althoug it has broader beamwidth when taked sphere and cylinder, but it's bandwidth is narrower than composite transducer. A noval technology, namely diceing ceramic-filling rubber- curving-dissolving rubber-pouring epoxy, has been developed in this project, which can be used to fabricate the composite with curved shape, such as arc plate and circular tube. A new type cylinder transducer with sening element of composite tubes stack is also developed in this project, it's bandwidth and beamwidth can be expanded by coupling vibration of composite tubes. The shortcoming of narrow beamwidth in current composite transducers can be overcomed by this kind of transducer. Now there is no research report about cylinder transducer with composite tubes stack.
换能器是一种声波收发器件,广泛用于水下探测、通讯、导航、测绘等。它的频带宽度及波束指向性直接影响其性能,探求更宽的频带以及更广的波束开角一直是换能器研究的主要问题。目前的宽带换能器主要有复合材料和多模耦合两类,现有的复合材料换能器由于工艺的限制只能成型平面状结构,使其波束开角受到限制,而多模耦合的换能器大多采用陶瓷敏感元件,虽然通过其球形或柱形的结构可实现较大的波束开角,但其带宽不及复合材料。本项目针对现行宽带换能器存在的缺陷,提出采用切割陶瓷-填充橡胶-成形曲面-溶蚀橡胶-浇注环氧的新技术,实现压电复合材料的曲面成型,制备复合材料圆管或圆弧;项目同时还提出采用不同厚度的复合材料圆管叠堆构成敏感元件,研制新型的圆柱阵换能器,以拓展换能器带宽并实现水平全向的波束开角。该结构换能器目前未见有报道,它可兼有宽带及大波束开角的特点,弥补现有换能器的不足。

结项摘要

项目以拓宽换能器频带和波束开角为研究目的,采用低机械品质因数(Q值)复合材料结合多模振动耦合拓展换能器带宽;通过切割陶瓷—填充橡胶—压模曲面—浇注环氧的新技术制备复合材料管形敏感元件以扩展换能器波束开角;采用两复合材料圆管套叠实现双模耦合,研制宽带、大波束开角柱形换能器样机。通过研究项目建立了换能器叠堆圆管振动频率的设计模型,以及叠堆圆管振子带宽扩展的设计依据,通过仿真两叠堆圆管的厚度之差与振子带宽之间的变化关系,完成复合材料圆管叠堆压电振子设计。通过实验,开发建立了曲面压电复合材料的制备工艺,制备出复合材料圆管叠堆振子——换能器敏感元件,并应用该元件制作完成叠堆圆管换能器样机。样机的性能达到:发射电压响应157dB,带宽85kHz,水平指向(-6dB)波束开角270°。测试结果充分验证了复合材料叠堆圆管拓展带宽的有效性。项目研究的相关技术获7项国家发明专利授权,申请了3项国家发明专利;研究成果发表论文17篇,其中SCI检索9篇,EI检索3篇。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(10)
Broadband characteristics of piezoelectric composite vibrators
压电复合振子的宽带特性
  • DOI:
    10.1080/00150193.2018.1432843
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Ferroelectrics
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Miaojie Lv;Likun Wang;Lei Qin;Chao Zhong
  • 通讯作者:
    Chao Zhong
匹配层影响复合材料换能器带宽的诸因素探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    北京信息科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙少平;王丽坤;仲超
  • 通讯作者:
    仲超
Expand bandwidth of composite transducer via matching layer design
通过匹配层设计扩展复合换能器的带宽
  • DOI:
    10.1080/07315171.2017.1320502
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Ferroelectrics Letters Section
  • 影响因子:
    0.4
  • 作者:
    Zhong Chao;Wang Li Kun;Qin Lei;Yu Bo Wen
  • 通讯作者:
    Yu Bo Wen
串叠复合材料圆环阵水声换能器设计及制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    压电与声光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李超;王宏伟;秦雷;王丽坤
  • 通讯作者:
    王丽坤
characterization of an 1-3 pizoelectric composite by simulation and experiment
通过模拟和实验表征 1-3 压电复合材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    J Appl Biomater Funct Mater
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Zhong;Likun Wang;Lei Qin;Yanjun Zhang
  • 通讯作者:
    Yanjun Zhang

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其他文献

蓟马信息素研究及应用进展
  • DOI:
    10.13802/j.cnki.zwbhxb.2019.2018178
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    植物保护学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓维;章金明;张治军;王丽坤;吕要斌
  • 通讯作者:
    吕要斌
一种新型水声发射换能器的结构设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北京机械工业学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董天晓;王丽坤;吴伟炜;李莉;秦雷
  • 通讯作者:
    秦雷
A Novel 3 Phase Multi-Elements Composite for Transducer Array Application
用于传感器阵列应用的新型三相多元件复合材料
  • DOI:
    10.1080/07315170802520060
  • 发表时间:
    2009-05
  • 期刊:
    Ferroelectrics letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董天晓;王丽坤;秦雷;李莉
  • 通讯作者:
    李莉
Analyses for Radial Vibration of Piezoceramic Disc Stack
压电陶瓷盘叠层径向振动分析
  • DOI:
    10.1080/00150193.2011.532401
  • 发表时间:
    2011-01
  • 期刊:
    Ferroelectrics
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    王钢;董天晓;王丽坤;秦雷
  • 通讯作者:
    秦雷

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AI技术路线图

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基于二维曲面复合材料的水声换能器研制
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多模宽带换能器及其基阵
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    面上项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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