随着科学技术的飞速发展，未来战场上的各种武器系统面临着严峻的威胁，声纳系统作为提高舰艇生存能力和突防能力的有效手段，受到世界各主要军事国家的高度重视。为了模拟深海环境，检测换能器和水听器在外压下性能，在实验水池中需要将换能器或水听器放置在透声压力容器中加压进行检测。透声材料起着保证声纳设备在水中有一个良好工作环境的重要作用。

　　不锈钢材料作为第一代透声材料，其透声率低、质量大、成品率低，在20世纪60年代被新兴的复合材料所代替。复合材料具有透波、透声性能好，大幅减重，耐海水腐蚀等优点。但其增强材料主要为无碱玻璃布，其制品主要是采用手糊成型工艺而成，产品的性能不稳定，含胶量不易控制，孔隙率高，不能有效的发挥复合材料的力学性能优势，不能很好满足透声压力容器的透声、耐压和密封需要。随着缠绕成型工艺和设备的发展，特别是高性能原材料的发展，高性能复合材料逐渐在军工、航天上得到广泛应用。

　　透声材料是指声波入射到材料层上能够无反射，无损耗地通过，要求材料的声特性阻抗与水匹配，衰减常数小。材料的声特阻抗等于该材料的密度与声速的乘积，而材料内声波的速度同支配模量的平方根成正比。透声材料的模量越大，密度越小，声速高，衰减小，透声性能越好。从透声性能方面考虑，对基体材料，环氧树脂与聚酯树脂的透声性能接近，但从成型工艺和力学性能要求方面考虑，环氧树脂的浸润性好，适用期长，利于采用缠绕成型工艺；对增强材料，碳纤维比玻璃纤维的模量高，密度小，碳纤维制品的透声性能要优于玻璃纤维制品的透声性能。故本文选择环氧树脂为基体材料，T700碳纤维为增强材料进行对比研究。

　　以环氧树脂为基体材料，以T700碳纤维为增强材料，采用复合缠绕成型工艺在模具上制备了CFRP试件、带橡胶层CFRP试件。尺寸：内径188mm，长500mm。厚度模拟压力容器结构层：CFRP试件厚6mm、橡胶防水层2mm；根据GJB24A-9510，在同一频率下制品厚度与透声系数呈线性关系，随着制品厚度增加，透声系数逐渐减小。在一定程度上，通过减小制品厚度来提高制品透声系数是可行的，它是提高透声系数的途径之一。

　　将透声复合材料试件在水中浸泡48h后，用水声自动化测量系统测试其透声性能。信号源脉冲宽度1.5ms，换能器和水听器均放置水下3m，相距4m。通过透声性能测试结果可知，CFRP试件的透声性能曲线b在3~30kHz内接近标准水听器的透声性能曲线a，透声性能优异。碳纤维声特阻抗与玻纤声特阻抗相当的情况下，碳纤维复合材料比玻璃纤维复合材料的密度小，模量高，声波传播速度快，衰减小。而且，碳纤维在缠绕过程中比玻璃纤维的展纱效果好，有效的降低了孔隙率，提高了其在高频段内的透声性能。

　　密封层对CFRP透声性能的影响透声结构既要保证优良的透声效果，又要满足密封和耐压的要求。复合材料结构层提供其耐压的要求，橡胶内衬层提供密封性能要求，橡胶内衬层+CFRP试件其透声性能测试结果可知，其和标准水听器的透声性能曲线基本吻合，透声性能优异，在高频段甚至优于标准水听器的透声性能。这可能是因为透声压力容器在测试过程中可以发生的声波反射过程，从而导到透声效果比超过标准水听器的透声曲线。

　　透声压力容器是检验换能器或其它水下装置承受水中静压能力并同时在静压下进行声学测量力的设备。透声压力容器要求特殊的几何结构，极孔开口较大，接近于筒身段直径，本文所研制的透声压力容器含胶量控制在30%~40%之间，工作段内径为1000mm，极孔与筒身段内径比不小于0.8，最大工作压力为5MPa，用水声自动化测量系统检验透声压力容器的透声性能，测量结果显示0MPa时的透声曲线f与标准水听器的透声性能曲线a较为接近，在3~15kHz内，二者差的平均值为0.732dB，满足声学性能的要求。同时，研究检验了不同工作压力下透声压力容器的透声性能。1MPa、2MPa和3MPa时，分别模拟水下100m、200m和300m的环境，透声压力容器实现了水中不同静压下对换能器的检测，收到了良好的效果，受到了客户的好评。

　　综上所述：透声性能和材料的声特性阻抗有关外，材料的模量越高，密度越小，则材料内声速高，衰减小，其透声性能越好。缠绕成型工艺和手糊成型工艺相比，能够有效发挥材料特性的同时，大大降低孔隙率，提高透声性能；环氧树脂力学性能、工艺性能更适合于缠绕成型透声压力容器。满足同等强度条件下，CFRP结构件的透声性能和标准水听器的透声性能更接近；内衬层对透声容器的透声性能影响不大；CFRP更适用于对透声性能和力学性能要求高的透声压力容器。