Application of Piezoelectric Ceramics in fishfinders

Применение пьезокерамики в гидроакустических эхолотах (fishfinders)

1. Принципы работы и назначение эхолотов

1.1. Определение и основные функции

Эхолот (fishfinder) — это гидроакустическое устройство, использующее технологию SONAR (Sound Navigation and Ranging — Звуковая Навигация и Определение Расстояния) для обнаружения подводных объектов, primarily рыбы. Современные модели often интегрированы с GPS, картплоттерами, радарами и компасами, forming многофункциональные навигационные комплексы.

1.2. Физический принцип действия

Принцип работы основан на эхолокации — аналогично тому, как охотятся летучие мыши. Прибор излучает в воду акустический импульс («пинг») и анализирует отражённый сигнал (эхо).

1.3. Отображение информации

Данные, полученные от сонара, обрабатываются и отображаются на экране в виде сонарной диаграммы (sonar display), которая визуализирует:

• Глубину воды
• Рельеф и структуру дна
• Местоположение, размер и плотность подводных объектов (включая fish arches — «рыбные дуги»)
• Наличие подводной растительности и других препятствий

1.4. Области применения

• Рыболовство (любительское и коммерческое): Поиск косяков рыбы, определение перспективных мест.
• Научные исследования: Изучение миграционных путей, картирование дна, мониторинг популяций.
• Навигация и безопасность: Обнаружение подводных препятствий на мелководье.

2. Устройство и работа современного эхолота

2.1. Ключевые компоненты системы

• Преобразователь (Трандьюсер): Наиболее важный элемент, устанавливаемый на корпусе судна. Содержит пьезоэлектрический crystal, который выполняет функции both излучателя и приёмника акустических волн.
• Основной процессорный блок: Мозг системы. Обрабатывает raw данные от преобразователя, выполняет calculations и формирует digital image для display.
• Дисплей: Монитор для отображения сонарной диаграммы, картографической информации и данных навигации.

2.2. Пошаговый алгоритм работы

1. Основной блок sends electrical импульс на пьезоэлемент в преобразователе.
2. Пьезоэлемент vibrates с высокой частотой, генерируя акустический «пинг» и излучая его в water.
3. Звуковая волна распространяется в water и отражается от любых объектов с different acoustic impedance: рыбы, дна, vegetation, rocks.
4. Отражённые волны (эхо) возвращаются к преобразователю.
5. Тот же пьезоэлемент (теперь в режиме приёмника) преобразует mechanical vibrations от эха обратно в electrical signals.
6. Сигналы передаются в основной блок.
7. Процессор измеряет время задержки между отправкой импульса и получением эха. По этому времени рассчитывается distance до объекта (S = (c * t) / 2, где c — скорость звука в воде).
8. Анализируется амплитуда возвращённого сигнала, которая указывает на плотность и размер объекта.
9. На основе этих данных строится detailed графическое представление подводной обстановки на дисплее.

2.3. Дополнительные технологии

Современные эхолоты often используют дополнительные функции для повышения эффективности:

• GPS-модуль: Для отметки перспективных точек и построения треков.
• Картографическое программное обеспечение: Для создания и отображения детальных карт рельефа дна.
• Технология DownScan/SideScan: Для получения более детального и чёткого изображения дна и объектов непосредственно под и по бокам от лодки.

3. Пьезоэлектрические преобразователи для эхолотов

Пьезоэлектрический элемент является сердцем преобразователя, directly определяющим performance всего эхолота.

3.1. Критерии выбора и преимущества

Пьезокерамика является идеальным выбором для гидроакустических applications due to её unique properties:

• Высокочастотный отклик: Способность эффективно генерировать и принимать ultrasonic колебания (typical частоты для эхолотов: 50 кГц, 83 кГц, 150 кГц, 200 кГц).
• Высокая чувствительность: Возможность детектировать extremely weak отражённые signals от distant или small targets.
• Компактность и механическая прочность: Возможность создания ruggedized преобразователей, устойчивых к вибрациям и pressure.
• Экономическая эффективность: Относительно low cost производства.

3.2. Классификация по материалам и применениям

Выбор конкретного пьезоматериала является компромиссом между мощностью, чувствительностью и стоимостью.

3.2.1. Стандартные эхолоты

• Рекомендуемый материал: PZT-40 (ЦТС)
• Характеристики: Высокая плотность мощности, высокая чувствительность, excellent stability.
• Применение: Идеален для большинства любительских и коммерческих эхолотов общего назначения. Обеспечивает хорошую глубину обнаружения и чёткое разделение целей.

3.2.2. Эхолоты высокого разрешения и системы с синтезированной апертурой

• Рекомендуемый материал: PZT-51 (ЦТС)
• Характеристики: Относится к «мягкой» пьезокерамике. Обладает exceptionally high пьезоэлектрическим коэффициентом (d33), что обеспечивает superior чувствительность и широкую полосу пропускания.
• Применение: Критически важен для advanced технологий, таких как DownScan, SideScan и синтез апертуры, где требуется максимальная детализация изображения и ability различать очень close расположенные objects.

3.3. Продукция HE-SHUAI для гидроакустики

Компания HE-SHUAI производит wide spectrum высококачественных пьезоэлектрических components для гидроакустических систем:

• Пьезокерамические диски и пластины standard и custom размеров.
• Специализированные преобразователи, designed для specific частот и условий эксплуатации.
• Изделия на основе ЦТС обеспечивающие exceptional производительность и надёжность в harsh морских условиях (устойчивость к солёной воде, давлению, temperature fluctuations).

Ищете высококачественные пьезоэлектрические компоненты для ваших гидроакустических систем? Обращайтесь в HE-SHUAI для консультации и подбора оптимальных решений для эхолотов. Наши инженеры готовы предложить продукты, соответствующие самым строгим требованиям морских применений.