ボール型ハイドロフォンモデル
概要
目的
ハイドロフォンとは、水中の超音波を測定する装置です。
今回は、ボール型のハイドロフォンのモデルを作成し、インピーダンス、アド ミッタンス、ビームの指向性と送波電圧感度（TVR, Transmit Voltage Response）、開回路電圧（OCV, Open Circuit receive Voltage）を求めること を目的としました。
使用している機能
- スキューメッシュ
- 外挿法
PZFlexでは、曲面を作成するのに、波長より要素サイズをとても小さくしているので、直線のメッシュも使用することが可能です。しかし、スムースなカーブの局面が必要な場合スキューメッシュを使用することもできます。
ビームの指向性と送波電圧感度、開回路電圧を計算するために外挿法を使いました。
解析モデル
スキューメッシュを使って球体のデバイスの軸対称モデルを作成しました。
同心円状に、外側が水の層、内側に圧電素子の層を作成しています。
圧電素子の分極方向は、放射状に連続的に変化するように設定します。
グリッド線、電極と分極方向を表したモデルを下図に示します。
解析結果
解析結果を以下に示します。
左が超音波伝搬図（変位）、左が上から圧電素子の電荷と圧力です。
インピーダンスとアドミッタンスを計算したグラフを下図に示します。
インピーダンス
アドミッタンス 続いて、外挿法を用いて離れた場所での結果を出力しました。
まず指定位置での時刻歴表示を示します。下図は赤の点が中心、青の点が中心から100㎜離れた出力位置です。
指定位置（青の点）での圧力の時刻歴表示を下図に示します。
デバイス設計の際に使用する送波電圧感度、開回路電圧も求めることが可能です。
