آمار
| تعداد نشریات | 36 |
| تعداد شماره‌ها | 1,192 |
| تعداد مقالات | 8,579 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,989,648 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,033,177 |
طراحی و ساخت دستگاه تطبیق امپدانس پهن‌باند برای سامانه‌های سوناری | ||
| دوفصلنامه مهندسی شناورهای تندرو | ||
| دوره 21، شماره 60، شهریور 1401، صفحه 71-84 اصل مقاله (1.06 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| محمد حسین قزل ایاغ1؛ محمدرضا پالوج* 2؛ امیر کبیری3 | ||
| 1دانشگاه جامع امام حسین | ||
| 2دانشگاه دریایی امام خامنه ای | ||
| 3محقق | ||
| تاریخ دریافت: 01 شهریور 1401، تاریخ بازنگری: 12 شهریور 1401، تاریخ پذیرش: 20 شهریور 1401 | ||
| چکیده | ||
| سامانه‌های اولتراسونیک از مبدل‌های کوارتز و سرامیکی برای تولید توان صوتی استفاده می‌کنند. محدودیت اصلی در تولید این توان، ناکافی بودن توان الکتریکی ورودی به‌دلیل ضریب توان کم و امپدانس بالای مبدل است. در این کار یک روش قاعده‌مند برای طراحی شبکه‌های تطبیق امپدانس الکتریکی باند پهن با ارائه یک روش تلفیقی جدید، با کمک ترکیبی از روش موسوم به محاسبه مستقیم فرکانس واقعی (RFDT) و روش CAD برای مبدل‌های اولتراسوند پیزوالکتریک استفاده شده است. فرآیند طراحی و ساخت شامل پنج مرحله کلی است: 1) تعیین مدار معادل مبدل پیزوالکتریک بر اساس میزان ادمیتانس اندازه‌گیری شده در بازه فرکانسی مطلوب و تحت شرایط کاری واقعی با کابل 100 متری و عمق مناسب در یک استخر بدون انعکاس مناسب 2) طراحی مجموعه ای از شبکه‌های تطبیق امپدانس، با استفاده از نمودار اسمیت کامپیوتری با نرم افزار ADS وSMITHCHART.V.4 3) استخراج و اجرای مدل شبیه‌سازی مبدل با تطبیق برای ارزیابی بهره و توان بازگشتی و پهنای باند شبکه‌های تطبیق امپدانس طراحی شده و بررسی اثربخشی رویکرد ارائه‌شده از طریق طراحی، اجرا، و مشخصه‌سازی شبکه‌های تطبیق امپدانس برای مبدل انتشار صوتی پهن‌باند 4) طراحی مدارات جانبی برای هوشمندسازی و انتخاب IMN مناسب؛ 5) ساخت EIMN هوشمند مورد نظر و آزمایش نهایی. نتایج حاصله از این تحقیق، در بهترین حالت تطبیق و شرایط ایده‌آل، در شبیه‌سازی با ADS، 85 دسی‌بل بهبود برای S11 و 26دسی‌بل بهبود برای S21 ارائه می‌نماید. در شرایط کاری و با استفاده از المان‌های اندازه واقعی فیلترها، 58 دسی‌بل بهبود در S11 و 26 دسی‌بل بهبود در S21 بدست آمد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| شبکه تطبیق امپدانس؛ مدار معادل پیزو الکتریک؛ مبدل&lrm؛ های پیزوالکتریک | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Design and manufacture of broadband impedance matching device for sonar systems | ||
| نویسندگان [English] | ||
| mohammad hosein ghezel ayagh1؛ mohammadreza palooj2؛ amir kabiry3 | ||
| 1imam hossein uni | ||
| 2emam khameneii uni | ||
| 3resercher | ||
| چکیده [English] | ||
| Ultrasonic systems use quartz and ceramic transducers to generate sound power. The main limitation is insufficient input electrical power due to low power factor and high impedance. In this work, by presenting a new integrated method, with the help of the so-called direct calculation of the real frequency and the CAD method for piezoelectric transducers, it has been used. The design and construction process includes the following: 1-Determining the equivalent circuit of the piezoelectric transducer based on the admittance measured in the desired frequency range and under real working conditions with a 100-meter cable and a suitable depth in a non-reflecting pool 2- Designing a set of impedance matching networks, using From the computerized Smith chart with ADS and SMITCHCHART.V.4 software 3-Extracting and implementing the simulation model of the converter with adaptation to evaluate the gain and return power and the bandwidth of the designed impedance matching networks and to check the effectiveness of the presented approach through design, implementation, and characterization Impedance matching networks for broadband audio propagation converter 4- Design of peripheral circuits for smartness and selection of suitable IMN; 5) Construction of the desired intelligent EIMN and final testing. The results of this research, in the best matching and ideal conditions, in the simulation with ADS, provide 85 dB improvement for S11 and 26 dB improvement for S21. In working conditions and using real size filter elements, 58 dB improvement was obtained in S11 and 26 dB improvement in S21. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| underwater piezoelectric transducer, broadband matching circuit, real frequency technique | ||
| مراجع | ||
|
Vivek T. Rathod , “A Review of Electric Impedance Matching Techniques for Piezoelectric Sensors, Actuators and Transducers” mdpa.electronics, 2019 [2] J. Arnold, S. Gonçalves, L. Bravo Roger, S. Mühlen, “Electrical Impedance of Piezoelectric Ceramics under Acoustic Loads” TOEE,uploaded by Francisco J.Arnold on 04 March 2017. [3] Y. Wang, D. Sun, J. Yong “Design of Broadband Matching Circuit for Underwater Acoustic Communication Transducer” ISRME 2015 [4] Y. Yang, X. Wei , L. Zhang , W. Yao, “The Effect of Electrical Impedance Matching on the Electromechanical Characteristics ofSandwiched Piezoelectric Ultrasonic Transducers” MDPI, December 2017 [5] F. Peisen, C. Bingyan, Z. Changping, Zhou Yan, Z. Ruigen, X. Xiaohui , G. Yulin, “Characteristics of electrical matching for power piezoelectric transducer” IEEE 2017 [6] J-y. Kiml, S. M.Thajeell, S. Choil, D. Kiml, S. Lee, H. Lee, W. Moon , “Design of Adaptive Matching Circuit for Sonar System” (ITEC) Pohang Univ 2016 [7] Mohammad Alibakhshikenari1*, Bal S. Virdee2, Pancham Shukla2, Chan H. See3,4, Raed A. Abd‑Alhameed5, Francisco Falcone6 & Ernesto Limiti1 “Improved adaptive impedance matching for RF front‑end systems of wireless transceivers” natureresearch 2020. [8] William bodget "3.5 to 30 MHZ automatic antenna impedance matching system" senior project "electrical engineering department california" august 2012 [9] Haiying Huang, , and Daniel Paramo “Broadband Electrical Impedance Matching for Piezoelectric Ultrasound Transducers” IEEE 2011. [10] S. Lin , J. Xu, “Effect of the Matching Circuit on the Electromechanical Characteristics of Sandwiched Piezoelectric Transducers” MDPI, January 2017 [11] C. Covaci, A. Gontean, “SPICE Model of a Piezoelectric Transducer” IEEE 2018 [12] V. Matko, M, Milanoviˇc, “Detection Principles of Temperature Compensated Oscillators with Reactance Influence on Piezoelectric Resonator” MDPI 2020 [13] Y. CHEN, S. WANG, H. ZHOU, Q. XU, Q. WANG, J. ZHU, “A systematic analysis of the radial resonance frequency spectra of the PZT-based (Zr/Ti = 52/48) piezoceramic thin disks” Journal of Advanced Ceramics 2020 [14] A. Bybi, H. Drissi, M. Garoum, A. Hladky, “One-Dimensional Electromechanical Equivalent Circuit for Piezoelectric Array Elements” Springer Nature Switzerland AG 2019 [15] M. J. Hagmann, “Analysis and equivalent circuit for accurate wideband calculations of the impedance for a piezoelectric transducer having loss” AIP Advances, 2019 [16] R. Queirós, P. S. Girão, A. C. Serra, “Single-Mode Piezoelectric Ultrasonic Transducer Equivalent Circuit Parameter Calculations and Optimization Using Experimental Data” 2004 , uploaded by Ricardo Queirós on 21 April 2015 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 74 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 75 |
||