Barrel-stave flextensional transducer design

Bu tezde düşük frekanslarda yüksek güç gerektiren uygulamalara uygun 1. Sınıf fıçı tipi, gerilim ile bükülen (Barrel-stave flextensional) akustik dönüştürücü tasarımı tartışılmaktadır. Fıçı tipi dönüştürücünün iç kısmında halka tipi piezoelektrik malzeme bulunmaktadır. Bu piezoelektrik malzemeye elektriksel gerilim uygulanmakta ve piezoelektrik malzemede boylamsal hareket oluşturulmaktadır. Fıçının orta kısmında oluşan boylamsal hareketler kabuk kısmında bükülmelere neden olmaktadır. Bu şekilde fıçı mekanik bir transformatör etkisi göstererek eksenindeki küçük genlikli titreşimleri geniş fıçı yüzeyi marifeti ile ortama yükselterek aktarmaktadır.Fıçı dönüştürücü eşdeğer devre çözümlemesi MATLAB programı ile gerçekleştirilmiş ve fıçı parametrelerinin rezonans frekansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Fıçının kritik analiz çözümlemeleri sonlu eleman modelleme (Finite Element Model: FEM) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. ANSYS programında, fıçı, su içerisinde üç boyutlu modellenerek akustik performansı incelenmiştir. Akustik analizler piezoelektrik malzemeye gerilim uygulayarak, boşlukta ve suda dışbükey fıçı tipi dönüştürücü için gerçekleştirilmiştir. Fıçı boyutları, kabuk kalınlığı ve eğriliği, kabuk malzemesi gibi fıçının yapısal parametrelerinin, dönüştürücünün elektriksel giriş empedansı, elektro-akustik transfer fonksiyonu, rezonans frekansı, kalite faktörü üzerindeki etkileri incelenmiştir. Tasarlanan dönüştürücü ısıl analizleri sonlu eleman modellemesi ile gerçekleştirilmiştir. Dönüştürücü ölçüm sonuçları teorik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: Sualtı Akustik Dönüştürücü, Barrel-Stave, Flextensional Transducer, Düşük Frekans, Yüksek Güç, Piezoelektrik