Tilbake til søkeresultatene

NAERINGSPH-Nærings-phd

Nye aktive materialer i undervannstransdusere

Alternativ tittel: New materials in underwater transducers

Tildelt: kr 1,7 mill.

Prosjektnummer:

290462

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2018 - 2022

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

Kongsberg Maritime Subsea tilbyr produkter som gir et fullstendig bilde av situasjonen under vann. Produktene dekker behov innen hydrografi, fiskeri, oljeoperasjoner og posisjonering. Hvor detaljerte bildene fra akustiske produkter blir, avhenger i stor grad av ytelsen til transduseren som genererer lydbølgene. Kongsberg produserer i dag hovedsaklig transdusere der det piezoelektriske materialet PZT er den aktive, drivende delen. Et piezoelektrisk materiale fungerer slik at materialet utvider seg og trekker seg sammen når det blir påsatt en vekselspenning. En slik bevegelse gir lydbølger i vannet. Motsatt vil lydbølger i vannet gi bevegelse i det piezoelektriske materialet og dette genererer en elektrisk spenning som vi kan måle. Materialparameterene til det piezoelektriske materialet begrenser bredden på frekvensområdet vi kan sende lyd i, og også hvor høy lyd vi kan sende. De siste årene har vi sett en utvikling av nye typer aktive materialer, spesielt har enkrystallinske materialer (single crystals) blitt populære i transdusere for medisinske anvendelser. Disse materialene gir muligheter for stor økning i båndbredde, redusert transduserstørrelse og enklere tilpasning til nye kompakte elektronikkløsninger. Høy volumpris er antakelig den viktigste årsaken til at single crystals til nå er tatt lite i bruk i transdusere for undervannsapplikasjoner. Det forskes nå på et alternativ til single crystals kalt textured ceramics. Textured ceramics er forventet å få mange av de fordelaktige egenskapene til single crystals, men til en mindre produksjonskostnad. Vi undersøker nå hvilke og hvor store forbedringer Kongsberg kan oppnå med nye aktive materialer i realiserbare transduserdesign. Vi har designet og produsert en kompositt av single crystal og epoxy og har målt at den har høyere kopling mellom elektrisk og mekanisk energi enn en tilsvarende kompositt av PZT og epoxy. For å utnytte dette til å få et stort brukbart frekvensområde, må vi sørge for at transduceren er godt tilpasset til å sende lyd i vann. Dette gjøres vanligvis ved å legge et eller flere lag i epoxy mellom kompositten og vannet. Disse lagene har vi optimalisert for å få maksimalt utbytte av den høye koplingen. Vi jobber nå også med en annen kompositt, der målet er å bruke single crystal til å få et stort lydtrykk med en liten spenningskilde.

Kongsberg Maritime Subsea tilbyr produkter som gir et fullstendig bilde av situasjonen under vann. Produktene dekker behov innen hydrografi, fiskeri, oljeoperasjoner og posisjonering. Hvor detaljerte bildene fra akustiske produkter blir, avhenger i stor grad av ytelsen til transduseren som genererer lydbølgene. Kongsberg produserer i dag hovedsaklig transdusere der det piezoelektriske materialet PZT er den aktive, drivende delen. PZT er et polykrystallinsk materiale. De siste årene har vi sett en utvikling av nye typer aktive materialer, spesielt har enkrystallinske materialer (single crystals) blitt populære i transdusere for medisinske anvendelser. Single crystals har mange attraktive egenskaper for bruk i transdusere. Materialene kan ha svært høy elektroakustisk koplingskonstant, 90%, og dette kan i optimaliserte design gi fordoblet båndbredde i forhold til en god PZT-transduser. Single crystals har også egenskaper som kan gi redusert transduserstørrelse og enklere tilpasning til nye kompakte elektronikkløsninger. Høy volumpris er antakelig den viktigste årsaken til at single crystals til nå er tatt lite i bruk i transdusere for undervannsapplikasjoner. Det forskes nå på et alternativ til single crystals kalt textured ceramics. Textured ceramics er forventet å få mange av de fordelaktige egenskapene til single crystals, men til en mindre produksjonskostnad. Det finnes også andre aktive materialer som er interessante alternativer til PZT. Et eksempel er den piezoelektriske polymeren PVDF. Et annet eksempel er blyfri keramikk, som er å foretrekke av miljøhensyn, men som fortsatt er på forskningsstadiet. Dette prosjektet skal undersøke hvilke og hvor store forbedringer Kongsberg kan oppnå med nye aktive materialer i realiserbare transduserdesign. Målet er å finne ut hvordan ulike typer undervannstransdusere kan designes for å nyttegjøre seg fordelene med nye aktive materialer, og hvilke ulemper som finnes.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

NAERINGSPH-Nærings-phd