使用ATILA设计的宽带稀土超磁致伸缩纵振换能器

"这篇论文是关于利用ATILA有限元软件设计和分析稀土超磁致伸缩纵振换能器的研究，旨在解决现有水声换能器分析软件的局限性。作者通过ATILA软件的超磁致伸缩材料模块，设计了一个低频、宽带、大功率的换能器，并对其振动模态、阻抗特性和水下发射性能进行了深入分析。制作的换能器样机在2到7kHz频带内表现出高声源级，测试结果与仿真结果一致。" 这篇论文详细探讨了基于ATILA软件的稀土超磁致伸缩纵振换能器设计方法。超磁致伸缩材料是一种具有高磁致伸缩效应的材料，广泛应用于声纳和水声通信等领域，其特性在于在磁场作用下能够产生显著的机械变形，从而将电磁能转化为机械能或反之。然而，传统的水声换能器分析工具往往不能直接处理这种特殊材料的特性。 论文中提到的ATILA有限元软件是一个强大的工具，它具备专门的超磁致伸缩材料模块，允许研究人员在软件中直接构建模型进行计算。通过这个软件，作者设计了一个低频、宽带、大功率的超磁致伸缩纵振式换能器，这类换能器的工作模式主要是沿纵向振动，可以提供更广阔的频率响应范围和更大的输出功率。 在设计过程中，作者对换能器进行了详细的分析，包括空气中的振动模态分析，这有助于理解换能器在不同工作状态下的动态行为。此外，还研究了换能器的阻抗特性，这对于评估其在实际应用中的能量转换效率至关重要。更重要的是，论文还考察了换能器在水中的发射性能，这是衡量其在水声通信和探测能力的关键指标。 实验结果显示，所设计的换能器样机在2.5kHz处达到纵向振动谐振频率，前盖板的弯曲振动谐振频率则在6.6kHz，而在2到7kHz的频率范围内，声源级可以保持不低于190dB的水平。这一性能表明，该换能器在指定频带内具有良好的声能发射能力。 为了验证理论计算的准确性，论文还对比了仿真结果与实际测试数据，两者之间的良好吻合进一步证明了ATILA软件在超磁致伸缩换能器分析中的可靠性和实用性。这项研究对于优化超磁致伸缩换能器的设计，提升其性能以及推动水声技术的发展具有重要的科学价值和工程意义。