---

آکوستیک زیرآبی به علت کاربردهای زیادی که دارد، به موضوعی پراهمیت برای محققان بدل شده است. چیدمانی از ترانسدیوسرهای الکتروآکوستیکی که آرایه نامیده می شود به عنوان ابزارهای فرستنده و گیرنده امواج صوتی در زیر آب مورد استفاده قرار می گیرند. پرکاربردترین ترانسدیوسر مورد استفاده در آرایه ها، ترانسدیوسر تانپیلز می باشد. برای طراحی و تحلیل این ترانسدیوسرها می توان از روش های مختلف تحلیلی یا حل عددی استفاده کرد. در این مقاله تلاش شده با استفاده از مدل اجزاء محدود، رفتار این ترانسدیوسر به طور کامل شبیه سازی شده و مهمترین پارامترهای سنجش عملکرد آن مورد بررسی قرار گیرند. همچنین برای صحت سنجی مدل اجزاء محدود، نمونه ی این ترانسدیوسر نیز ساخته شده و مورد تست های الکتروآکوستیکی قرار می گیرد. با مقایسه نتایج مدل شبیه سازی شده با مدل تست شده، مشاهده می شود که مدل اجزاء محدود می تواند رفتار الکتریکی و آکوستیکی ترانسدیوسر را به خوبی پیش بینی کند. ضمن اینکه افزودن عوامل میراکننده به سیستم می تواند باعث افزایش پهنای باند فرکانسی شود. در نهایت سعی شده تا با ایجاد تغییراتی در ساختار ترانسدیوسر، پاسخ فرکانسی آن‌ها تا حد امکان بهبود داده شود.

---

دانش مبدل‌های صوتی پهن‌باند از فناوری‌های جدید و مهم در حوزه سونار محسوب می‌شود که با توجه به برخورداری کشور ایران از منابع آبی دریایی، اهمیت دوچندانی پیدا می‌کند. در این مقاله پس از مقایسه عملکرد انواع ترانسدیوسرها در این حوزه، یک ترانسدیوسر پهن‌باند با مشخصات امپدانسی و آکوستیکی معلوم که توانایی ارسال و دریافت امواج را دارد، طراحی، شبیه‌سازی، ساخته و تست شده است. در ابتدا، ابعاد کلی یک ترانسدیوسر پهن‌باند به کمک مدل‌سازی پارامتر متمرکز و مدار معادل الکتریکی تقریب زده شده و سپس با افزایش درجات آزادی مدل‌های تحلیلی، مشخصات تمام اجزای ترانسدیوسر در یک حالت بهینه برای داشتن پهنای باند بالا به دست آمده است. مدل طراحی‌شده، به کمک نرم‌افزار المان محدود کامسول مولتی‌فیزیک به‌صورت سه بعدی شبیه‌سازی ‌شده تا در ضمن مقایسه با روش طراحی تحلیلی، حل دقیق‌تری صورت گرفته باشد. سرانجام ترانسدیوسر مذکور ساخته و تست شده‌است تا داده‌های تئوری به‌دست‌آمده با نتایج تجربی اعتبار سنجی شوند. نتایج حاصل از آزمایش‌های تجربی نشان می‌دهد که شبیه‌سازی انجام شده در نرم‌افزار کامسول مولتی‌فیزیک، با دقت مناسبی توانسته است فرکانس رزونانس و بیشترین پاسخ ولتاژ ارسالی ترانسدیوسر پهن‌باند مورد نظر را پیش‌بینی کند. خطای مدل‌سازی سه بعدی انجام شده در پیش‌بینی فرکانس رزونانس و بیشترین پاسخ ولتاژ ارسالی، به ترتیب ۳,۸% و ۵.۷% است. استفاده از روش‌های پارامتر متمرکز و مدار معادل الکتریکی هرچند تقریب اولیه‌ای برای ابعاد ترانسدیوسر به دست می‌دهد ولی در تعیین فرکانس رزونانس و محل رخ دادن بیشترین پاسخ ولتاژ ارسالی درصد خطای بیشتری نسبت به شبیه‌سازی المان محدود دارد.