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摘要
基于声学超结构中的等效零质量特性，设计出一种超结构水声发射换能器的核心部件——辐射盖板，揭示了局域共振声辐射机理和多单元协同耦合声辐射机理。通过等效零质量设计使结构发生局域共振，获得大的表面振速，从而实现较高的辐射声压级。同时，利用多个单元之间的协同耦合，使结构在不同位置处实现局域共振，实现工作频带的大幅度拓展。基于此机理，设计了一种新型小尺寸低频大宽带超结构水声发射换能器，采用有限元方法对结构参数进行优化，依据优化结果制作出试验样机，直径为400 mm,高度为240 mm,总质量为46 kg。测试结果显示，换能器在40～1 050 Hz内具有比较良好的发射响应，平均发射电流响应约为146 dB,与理论仿真计算结果基本吻合。该研究内容为水声换能器结构的发展和改进提供了一种新思路，具有一定的应用前景。
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单位机械结构强度与振动国家重点实验室
