聲吶換能器的可靠性及維修研究

林鋒 唐鎖夫

摘 要 換能器是聲吶系統(tǒng)的裝備之一，它的作用是對信號進行轉(zhuǎn)換，是聲吶系統(tǒng)非常重要的一部分。換能器的工作環(huán)境一般是在水下，它的工作環(huán)境是比較艱辛的，由于水的存在，它的損耗率遠遠高出其他的部件，所以對于聲吶換能器的修復是非常重要的。筆者對聲吶換能器的維修及提高聲吶換能器的可靠性進行了研究 。

關(guān)鍵詞 聲吶換能器；可靠性；維修研究

前言

換能器作為聲吶系統(tǒng)組成的一部分，對于整個聲吶系統(tǒng)是至關(guān)重要的。從水聲的發(fā)展史我們可以看出，換能器技術(shù)的革新是和水聲技術(shù)的進步緊密聯(lián)系的。聲吶系統(tǒng)一般包含兩個部分，一個是水上的裝備，一個是水下的裝備。而轉(zhuǎn)換器就是水下部分很重要的組成裝置。換能器的性能的好壞是和聲吶裝備的靈敏度直接相關(guān)的。對于聲吶裝備的檢測，理論上是必須對水下裝備尤其是換能器進行檢測的，對于已經(jīng)損壞無法提供精確服務(wù)的，應(yīng)當進行修理并且更換。但是，由于換能器安裝環(huán)境的特殊性造成對其的檢測與維修很不方便，因此，我們需要對其進行預估，判斷其可以正常工作的時間，從而對不符合的儀器進行更換。換能器不僅僅是民生領(lǐng)域的必需品，更是軍事上的戰(zhàn)略設(shè)備，正是這些因素的激勵，換能器在原有經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上不斷出現(xiàn)新的材料和新的設(shè)計與發(fā)展。現(xiàn)在水聲換能器也正在面臨著新的革命。對于聲吶換能器的可靠性分析的研究并不多，且對其維修的研究少之甚少。鑒于此，筆者對聲吶換能器的可靠性進行了分析，并對其維修進行了相關(guān)研究。

1 聲吶換能器的維修和步驟

1.1 聲吶換能器的維修方法

我們在平時的實驗中要對換能器可能出現(xiàn)的各種故障進行模擬，于是我們就可以得出以下的幾種解決方式：

（1）換能器的電阻率降低：檢查水密電纜和電纜頭，如果出現(xiàn)問題立即進行更換；對儀器內(nèi)部以及后蓋進行烘干同時在后蓋板和尾質(zhì)量塊之間要放置新的密封圈，這是保證儀器在維修后前面的腔體不受到影響。

（2）首質(zhì)量塊后面部位的去耦環(huán)橡膠老化：位于首質(zhì)量塊喇叭頭上的橡膠要進行烘干處理，同時要對其進行清潔。在這之后要加裝新的去耦環(huán)，對外部的橡膠要同時采取硫化措施。

（3）自耦變壓器損壞：將該設(shè)備更換新的設(shè)備，在重新安裝之后再進行硫化。

（4）轉(zhuǎn)換二極管：更換新的裝置加以硫化[1]。

1.2 聲吶換能器的維修步驟分析

（1）修理前換能器指標檢測

換能器有很多指標，我們要在空氣中對絕緣電阻、阻抗、相位角、諧振頻率等進行詳細的檢驗，在水中我們要檢測它發(fā)射信號與接收信號的準確性以及靈敏度。在做好檢測之后我們就要對癥下藥，對不同的問題進行不同的處理。

（2）換能器的拆卸

首先要將換能器的橡膠整個拆下，對橡膠要進行清潔，然后拆卸后蓋板，使后蓋板和機器分離，將導線隔斷，對里邊的硅膠填充物進行清理，最后拿出里邊的二極管。在整個過程中應(yīng)該保證預應(yīng)力桿保持不變，否則將會改變機器的某些指標。

（3）拆卸后零部件的檢測處理更換

電陶瓷晶片兩端對外殼的電阻如果經(jīng)過檢測之后發(fā)現(xiàn)它低于正常值，首先要進行烘干，在烘干之后如果仍然不滿足工作要求就要進行更換。自耦變壓器、二極管的工作效果也要進行檢測，不符合的產(chǎn)品就要進行修復或者更換。

（4）首質(zhì)量塊喇叭頭的硫化

首先要將去耦環(huán)進行硫化，在這之后將其套入首質(zhì)量塊的喇叭頭，同時在表面要覆蓋一層硅膠，也對采取硫化的措施。此時要重新對換能器的各種指標進行檢測，如果結(jié)果仍然不符合要求，那么必須將其拆掉重新進行組裝。去耦環(huán)的本質(zhì)是發(fā)泡橡膠，只要掌握了處理、制造的工藝，就一定可以制造出符合要求的裝置。

（5）水密電纜與電纜頭、水密電纜與后蓋板的硫化裝配

新更換的水密電纜與電纜頭要進行焊接使其連接在一起，一段與電纜頭連接，一端要與后蓋板接連，兩個連接處之間都要進行硫化。然后對其進行檢測，得到的芯線的絕緣電阻值是一定要符合要求的。最后將二極管放入裝置內(nèi)，填充硅膠。

（6）總封裝配

整個換能器裝好之后，要在60～80℃的條件的烘干箱內(nèi)進行烘干，時間要持續(xù)12～16個小時。同時要保證裝配車間的空氣濕度在40%以下。只有嚴格保證空氣的各種指標包括潔凈度才能保證換能器的絕緣電阻不被改變。烘干完成之后對絕緣電阻進行檢測，在結(jié)果達到合格之后連接后蓋板，中間要加裝橡膠圈進行密封，同時也要進行硫化。

（7）換能器殼體的硫化

所有的安裝程序完成之后，對整個換能器外部的殼體以及尾質(zhì)量塊、后蓋板都要進行硫化。硫化的要求是非常高的，在整個過程中必須保證硫化所需的溫度、時間、壓力等要求，要確保硫化的所有條件全部得到了滿足。

（8）修復換能器的檢測

修復換能器水中技術(shù)檢測的指標有：絕緣電阻、阻抗、相位角、諧振頻率、發(fā)射響應(yīng)、接收靈敏度等，各種指標、各種參數(shù)都必須符合要求[2]。

2 提高換能器可靠性的工藝和測量方法

2.1 工藝

通過對換能器的仔細分析，我們知道了后蓋板與尾質(zhì)量塊之間存在的縫隙是換能器絕電阻下降的主要原因。所以，為了解決這個問題，我們除了加裝硅膠，還要加裝內(nèi)徑52mm、外徑 67mm、厚 0.8mm 的橡膠密封圈。這是為了保證潮氣不會進去機器內(nèi)部從而影響電阻值，也可以確保換能器可以長時間的處于可工作的狀態(tài)。

2.2 測量方法

聲吶水下?lián)Q能器電參數(shù)測量包括：靜態(tài)電容、絕緣電阻、阻抗、接收靈敏度及一致性、基元指向性和基元聲源級測量。利用電容表和絕緣表我們可以測的靜態(tài)電容和絕緣電阻的測量值，阻抗可以通過阻抗測試儀以及數(shù)字電橋進行測量。其他的接收靈敏度、一致性、指向性和基元聲源級測量需要必須要在水下的環(huán)境中才可以完成[3]。

3 結(jié)束語

只有知道原理我們才能對其進行處理，換能器也是這樣，知道了換能器各個部分的原理，我們就能針對它出現(xiàn)的故障進行維修。事實上我們可以看到，經(jīng)過維修的換能器在各項指標上是完全可以達到要求的，這就可以極大地提高換能器的額可靠性。

參考文獻

[1] 劉孟庵，連立民.水聲工程[M].杭州：浙江科學技術(shù)出版社，2002：10.

[2] 田忠仁.寬帶球形矢量水聽器[C].水聲綜合技術(shù)交流會.水聲綜合技術(shù)交流會論文集.沈陽： 水聲綜合技術(shù)交流會，2000：152-155

[3] 李啟虎.數(shù)字式聲吶設(shè)計原理[M].合肥：安徽教育出版社，2002：39.