《水聲換能器》課程教學(xué)大綱

1、水聲換能器Underwater Acoustical Transducer一、課程基本情況課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)方向選修課課程學(xué)分：3學(xué)分課程總學(xué)時(shí)： 48 學(xué)時(shí)，其中講課：48 學(xué)時(shí)。課程性質(zhì)：選修，需同時(shí)選修“水聲測(cè)量技術(shù)”開(kāi)課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程： 水聲學(xué)基礎(chǔ)適用專(zhuān)業(yè)： 海洋技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生教 材：水聲換能器原理，路德明，青島海洋大學(xué)出版社，第一版，2009。開(kāi)課單位：海洋科學(xué)學(xué)院 海洋技術(shù)專(zhuān)業(yè)二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)（一）課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)方向選修課（二）教學(xué)目標(biāo)水聲換能器是水聲設(shè)備的主要原器件之一，本課程主要講授壓電水聲換能器及其組成的基陣的工作原理和基本性能。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以明確

2、水聲壓電換能器在水聲應(yīng)用中的重要地位；理解壓電材料以及磁致伸縮材料的物理性質(zhì)；掌握描述換能器性能的幾個(gè)重要指標(biāo)；掌握幾種常用換能器的結(jié)構(gòu)、分析設(shè)計(jì)方法和工作原理；明確換能器和基陣的方向特性及其改善方法。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，為本專(zhuān)業(yè)學(xué)生更好的從事水聲技術(shù)研究奠定基礎(chǔ)。（三）教學(xué)任務(wù)本課程是針對(duì)海洋技術(shù)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)選修課，要求具備一定的傳感器、聲學(xué)和海洋學(xué)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)生選修。教學(xué)內(nèi)容密切結(jié)合其它專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)，如聲學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)物理方法、水聲學(xué)原理、水聲專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)等，突出本課程的重點(diǎn)，保證本課程教學(xué)的流暢以及結(jié)構(gòu)的完整，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。三、教學(xué)內(nèi)容和要求（一）總論 學(xué)時(shí)數(shù)：4,

3、其中課時(shí)4，實(shí)驗(yàn)0。1、主要內(nèi)容：水聲換能器的發(fā)展歷史、研究意義、分類(lèi)、分析設(shè)計(jì)方法和主要性能指標(biāo)。 2、教學(xué)要求：掌握換能器的分析設(shè)計(jì)方法和主要性能指標(biāo)，理解水聲換能器的發(fā)展歷史、及其發(fā)展趨勢(shì)、換能器的分類(lèi)等。3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：4、其它教學(xué)環(huán)節(jié)：討論水聲換能器在軍事和民事上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。（二）第一章：壓電材料的物理性質(zhì) 學(xué)時(shí)數(shù)：6, 其中課時(shí)4，實(shí)驗(yàn)4。1、主要內(nèi)容： 壓電材料的介電性、彈性性質(zhì)和壓電性質(zhì)。2、教學(xué)要求： 掌握壓電材料的介電性、彈性性質(zhì)和壓電性質(zhì)。3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)在壓電效應(yīng)的原理、壓電方程的推導(dǎo)。4、上機(jī)和實(shí)驗(yàn)： 無(wú)。（三）第二章：常用壓電材料 學(xué)時(shí)數(shù)：2, 其中課時(shí)4

4、，實(shí)驗(yàn)4。1、主要內(nèi)容： 壓電晶體材料和壓電陶瓷材料。2、教學(xué)要求： 掌握幾種常用壓電材料性能，了解壓電陶瓷的制作過(guò)程。3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)掌握壓電材料的材料參數(shù)。4、上機(jī)和實(shí)驗(yàn)： 無(wú)。（四）第三章：壓電換能器的分析方法 學(xué)時(shí)數(shù)：8, 其中課時(shí)4，實(shí)驗(yàn)4。1、主要內(nèi)容： 壓電換能器的常用振動(dòng)模式；分布參數(shù)系統(tǒng)和集中參數(shù)系統(tǒng)方法分析壓電長(zhǎng)條片的振動(dòng)性質(zhì)；四分之波長(zhǎng)振子和半波長(zhǎng)振子；復(fù)合棒縱振換能器的結(jié)構(gòu)及利用四端網(wǎng)絡(luò)分析其工作性能；2、教學(xué)要求： 掌握長(zhǎng)條片的橫向振動(dòng)和薄圓片的厚度振動(dòng)的分析方法：分布參數(shù)法、集中參數(shù)法和四端網(wǎng)絡(luò)法；掌握半波長(zhǎng)振子和四分之波長(zhǎng)振子的區(qū)別；掌握復(fù)合棒縱向振動(dòng)換能器的

5、結(jié)構(gòu)和各個(gè)組成部分的功能。3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)掌握三種分析方法。4、上機(jī)和實(shí)驗(yàn)： 無(wú)。（五）第四章：水聽(tīng)器 學(xué)時(shí)數(shù)：2, 其中課時(shí)4，實(shí)驗(yàn)4。1、主要內(nèi)容： 介紹幾種常用的壓電水聽(tīng)器。2、教學(xué)要求： 理解水聽(tīng)器的性能，了解不同水聽(tīng)器的應(yīng)用方向。3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)掌握水聽(tīng)器性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。4、上機(jī)和實(shí)驗(yàn)： 無(wú)。（六）第五章：基陣 學(xué)時(shí)數(shù)：6, 其中課時(shí)4，實(shí)驗(yàn)4。1、主要內(nèi)容： 基陣的結(jié)構(gòu)和方向特性，改善基陣方向特性的方法。2、教學(xué)要求：掌握基陣的方向特性的分析和綜合方法；掌握改善基陣方向特性的方法。3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)掌握方向特性與基陣結(jié)構(gòu)的關(guān)系。4、上機(jī)和實(shí)驗(yàn)： 無(wú)。（七）第六章：其它換能器 學(xué)時(shí)數(shù)：4, 其中課時(shí)4，實(shí)驗(yàn)4。1、主要內(nèi)容： 磁致伸縮換能器工作原理和常用振動(dòng)模式；矢量水聽(tīng)器和光纖水聽(tīng)器簡(jiǎn)介。2、教學(xué)要求：了解磁致伸縮換能器的工作原理和應(yīng)用方向與壓電換能器的不同；掌握矢量水聽(tīng)器和標(biāo)量水聽(tīng)器的區(qū)別和工作方式；掌握幾種常用的光纖水聽(tīng)器的干涉機(jī)理。3、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)掌握矢量水聽(tīng)器和標(biāo)量水聽(tīng)器的區(qū)別。4、上機(jī)和實(shí)驗(yàn)： 無(wú)。四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)：6 次，課程論文：1次，期中考試：1次， 期末考試： 無(wú)。（2）考核方式：平時(shí)成績(jī)+論文+期中考試（3）總評(píng)成績(jī)計(jì)算方式：課程考核成績(jī)由平時(shí)作