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(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)高出其他的部件，所以對于聲吶換能器的修復(fù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行檢測的，對于已經(jīng)損壞無法提供精確服務(wù)的，應(yīng)當(dāng)進(jìn)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(jìn)行預(yù)估，判斷其可以正常工作的時(shí)間，從而對不符合的儀器進(jìn)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(jì)與發(fā)展?，F(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(jìn)行了分析，并對其維修進(jìn)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(shí)的實(shí)驗(yàn)中要對換能器可能出現(xiàn)的各種故障進(jìn)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(jìn)行更換；對儀器內(nèi)部以及后蓋進(jìn)行烘干同時(shí)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(jìn)行烘干處理，同時(shí)要對其進(jìn)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(shí)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(jìn)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(biāo)檢測

換能器有很多指標(biāo)，我們要在空氣中對絕緣電阻、阻抗、相位角、諧振頻率等進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)，在水中我們要檢測它發(fā)射信號與接收信號的準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)行清潔，然后拆卸后蓋板，使后蓋板和機(jī)器分離，將導(dǎo)線隔斷，對里邊的硅膠填充物進(jìn)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(yù)應(yīng)力桿保持不變，否則將會改變機(jī)器的某些指標(biāo)。

（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(jìn)行烘干，在烘干之后如果仍然不滿足工作要求就要進(jìn)行更換。自耦變壓器、二極管的工作效果也要進(jìn)行檢測，不符合的產(chǎn)品就要進(jìn)行修復(fù)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(jìn)行硫化，在這之后將其套入首質(zhì)量塊的喇叭頭，同時(shí)在表面要覆蓋一層硅膠，也對采取硫化的措施。此時(shí)要重新對換能器的各種指標(biāo)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行硫化。然后對其進(jìn)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(jìn)行烘干，時(shí)間要持續(xù)12～16個小時(shí)。同時(shí)要保證裝配車間的空氣濕度在40%以下。只有嚴(yán)格保證空氣的各種指標(biāo)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(jìn)行檢測，在結(jié)果達(dá)到合格之后連接后蓋板，中間要加裝橡膠圈進(jìn)行密封，同時(shí)也要進(jìn)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(jìn)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(shí)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(fù)換能器的檢測

修復(fù)換能器水中技術(shù)檢測的指標(biāo)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(biāo)、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(xì)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(jìn)去機(jī)器內(nèi)部從而影響電阻值，也可以確保換能器可以長時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行維修。事實(shí)上我們可以看到，經(jīng)過維修的換能器在各項(xiàng)指標(biāo)上是完全可以達(dá)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(xiàn)

[1] 劉孟庵，連立民.水聲工程[M].杭州：浙江科學(xué)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(jì)原理[M].合肥：安徽教育出版社，2002：39.