声呐换能器的可靠性及维修研究

林锋 唐锁夫

摘 要 换能器是声呐系统的装备之一，它的作用是对信号进行转换，是声呐系统非常重要的一部分。换能器的工作环境一般是在水下，它的工作环境是比较艰辛的，由于水的存在，它的损耗率远远高出其他的部件，所以对于声呐换能器的修复是非常重要的。笔者对声呐换能器的维修及提高声呐换能器的可靠性进行了研究 。

关键词 声呐换能器；可靠性；维修研究

前言

换能器作为声呐系统组成的一部分，对于整个声呐系统是至关重要的。从水声的发展史我们可以看出，换能器技术的革新是和水声技术的进步紧密联系的。声呐系统一般包含两个部分，一个是水上的装备，一个是水下的装备。而转换器就是水下部分很重要的组成装置。换能器的性能的好坏是和声呐装备的灵敏度直接相关的。对于声呐装备的检测，理论上是必须对水下装备尤其是换能器进行检测的，对于已经损坏无法提供精确服务的，应当进行修理并且更换。但是，由于换能器安装环境的特殊性造成对其的检测与维修很不方便，因此，我们需要对其进行预估，判断其可以正常工作的时间，从而对不符合的仪器进行更换。换能器不仅仅是民生领域的必需品，更是军事上的战略设备，正是这些因素的激励，换能器在原有经典理论的基础上不断出现新的材料和新的设计与发展。现在水声换能器也正在面临着新的革命。对于声呐换能器的可靠性分析的研究并不多，且对其维修的研究少之甚少。鉴于此，笔者对声呐换能器的可靠性进行了分析，并对其维修进行了相关研究。

1 声呐换能器的维修和步骤

1.1 声呐换能器的维修方法

我们在平时的实验中要对换能器可能出现的各种故障进行模拟，于是我们就可以得出以下的几种解决方式：

（1）换能器的电阻率降低：检查水密电缆和电缆头，如果出现问题立即进行更换；对仪器内部以及后盖进行烘干同时在后盖板和尾质量块之间要放置新的密封圈，这是保证仪器在维修后前面的腔体不受到影响。

（2）首质量块后面部位的去耦环橡胶老化：位于首质量块喇叭头上的橡胶要进行烘干处理，同时要对其进行清洁。在这之后要加装新的去耦环，对外部的橡胶要同时采取硫化措施。

（3）自耦变压器损坏：将该设备更换新的设备，在重新安装之后再进行硫化。

（4）转换二极管：更换新的装置加以硫化[1]。

1.2 声呐换能器的维修步骤分析

（1）修理前换能器指标检测

换能器有很多指标，我们要在空气中对绝缘电阻、阻抗、相位角、谐振频率等进行详细的检验，在水中我们要检测它发射信号与接收信号的准确性以及灵敏度。在做好检测之后我们就要对症下药，对不同的问题进行不同的处理。

（2）换能器的拆卸

首先要将换能器的橡胶整个拆下，对橡胶要进行清洁，然后拆卸后盖板，使后盖板和机器分离，将导线隔断，对里边的硅胶填充物进行清理，最后拿出里边的二极管。在整个过程中应该保证预应力杆保持不变，否则将会改变机器的某些指标。

（3）拆卸后零部件的检测处理更换

电陶瓷晶片两端对外壳的电阻如果经過检测之后发现它低于正常值，首先要进行烘干，在烘干之后如果仍然不满足工作要求就要进行更换。自耦变压器、二极管的工作效果也要进行检测，不符合的产品就要进行修复或者更换。

（4）首质量块喇叭头的硫化

首先要将去耦环进行硫化，在这之后将其套入首质量块的喇叭头，同时在表面要覆盖一层硅胶，也对采取硫化的措施。此时要重新对换能器的各种指标进行检测，如果结果仍然不符合要求，那么必须将其拆掉重新进行组装。去耦环的本质是发泡橡胶，只要掌握了处理、制造的工艺，就一定可以制造出符合要求的装置。

（5）水密电缆与电缆头、水密电缆与后盖板的硫化装配

新更换的水密电缆与电缆头要进行焊接使其连接在一起，一段与电缆头连接，一端要与后盖板接连，两个连接处之间都要进行硫化。然后对其进行检测，得到的芯线的绝缘电阻值是一定要符合要求的。最后将二极管放入装置内，填充硅胶。

（6）总封装配

整个换能器装好之后，要在60～80℃的条件的烘干箱内进行烘干，时间要持续12～16个小时。同时要保证装配车间的空气湿度在40%以下。只有严格保证空气的各种指标包括洁净度才能保证换能器的绝缘电阻不被改变。烘干完成之后对绝缘电阻进行检测，在结果达到合格之后连接后盖板，中间要加装橡胶圈进行密封，同时也要进行硫化。

（7）换能器壳体的硫化

所有的安装程序完成之后，对整个换能器外部的壳体以及尾质量块、后盖板都要进行硫化。硫化的要求是非常高的，在整个过程中必须保证硫化所需的温度、时间、压力等要求，要确保硫化的所有条件全部得到了满足。

（8）修复换能器的检测

修复换能器水中技术检测的指标有：绝缘电阻、阻抗、相位角、谐振频率、发射响应、接收灵敏度等，各种指标、各种参数都必须符合要求[2]。

2 提高换能器可靠性的工艺和测量方法

2.1 工艺

通过对换能器的仔细分析，我们知道了后盖板与尾质量块之间存在的缝隙是换能器绝电阻下降的主要原因。所以，为了解决这个问题，我们除了加装硅胶，还要加装内径52mm、外径 67mm、厚 0.8mm 的橡胶密封圈。这是为了保证潮气不会进去机器内部从而影响电阻值，也可以确保换能器可以长时间的处于可工作的状态。

2.2 测量方法

声呐水下换能器电参数测量包括：静态电容、绝缘电阻、阻抗、接收灵敏度及一致性、基元指向性和基元声源级测量。利用电容表和绝缘表我们可以测的静态电容和绝缘电阻的测量值，阻抗可以通过阻抗测试仪以及数字电桥进行测量。其他的接收灵敏度、一致性、指向性和基元声源级测量需要必须要在水下的环境中才可以完成[3]。

3 结束语

只有知道原理我们才能对其进行处理，换能器也是这样，知道了换能器各个部分的原理，我们就能针对它出现的故障进行维修。事实上我们可以看到，经过维修的换能器在各项指标上是完全可以达到要求的，这就可以极大地提高换能器的额可靠性。

参考文献

[1] 刘孟庵，连立民.水声工程[M].杭州：浙江科学技术出版社，2002：10.

[2] 田忠仁.宽带球形矢量水听器[C].水声综合技术交流会.水声综合技术交流会论文集.沈阳： 水声综合技术交流会，2000：152-155

[3] 李启虎.数字式声呐设计原理[M].合肥：安徽教育出版社，2002：39.