Υλικά και διατάξεις για υδρόφωνα και ακουστικές μετρήσεις

Abstract

Οι ακουστικοί αισθητήρες είναι οι συσκευές που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση ηχητικών κυμάτων που διαδίδονται είτε στον αέρα (μικρόφωνα), είτε στο νερό (υδρόφωνα) μετατρέποντας τα ηχητικά κύματα σε ηλεκτρικά σήματα και παρέχοντας τη δυνατότητα περαιτέρω επεξεργασίας και ανάλυσης. Οι ακουστικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών, ιατρικών και στρατιωτικών εφαρμογών, όπως είναι η ιατρική, η μελέτη θαλασσίων οργανισμών και οικοσυστημάτων, η ανίχνευση υποβρύχιων στόχων και η επικοινωνία. Στο πλαίσιο της εκπόνησης της παρούσης Διδακτορικής Διατριβής, αρχικά αναπτύχθηκαν υδρόφωνα χρησιμοποιώντας, ως αισθητήρια στοιχεία, εμπορικούς πιεζοηλεκτρικούς δίσκους αποτελούμενους από Pb(Zr(1−x)Tix)O3 (PZT) διαφορετικών τεχνικών χαρακτηριστικών και διαστάσεων και μελετήθηκε η ακουστική τους απόκριση. Εν συνεχεία, έλαβε χώρα ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος για τη βελτίωση της ακουστικής απόκρισης του υδροφώνου και τη δυνατότητα περαιτέρω ανάλυσης και επεξεργασίας σε ηλεκτρονικό υπολογιστή. Προκειμένου να διακριβωθεί το υδρόφωνο, έλαβε χώρα η τεχνική σύγκρισης υδροφώνων κατά την οποία συγκρίθηκε η ακουστική του απόκριση με την αντίστοιχη ενός εμπορικού. Tέλος, αναπτύχθηκαν αισθητήρια πιεζοηλεκτρικά υλικά τιτανικού βαρίου (BaTiO3) και Βa(1-x)SrxΤiO3 (0≤x≤0.8) με τις τεχνικές sol-gel και αντίδρασης στερεάς φάσης, με απώτερο σκοπό την αντικατάσταση του PZT και τη χρήση τους ως ακουστικά αισθητήρια όργανα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ακουστικές μετρήσεις και υδρόφωνα.