[其他]电磁脉冲换能器

说明书

一种新的电磁脉冲换能器的设计方法，它包括利用薄板的高阶共振模式以提高其电声转换效率以及利用策动力主频和高阶共振模式参差调谐的方法保证１－２倍频程以上的辐射频带宽度。一种利用此原理设计而成的电磁脉冲声源，声源级达到１０７分贝，辐射频谱宽达２个倍频程以上，重量、电耗比国际流行同类产品小得多。

本发明是属于低频宽带声源。

一般低频段的宽带声源，能在传播介质中激发出持续时间非常短的声脉冲（典型为零点几毫秒），辐射声频带达1-2倍频程以上。此类声源中以电磁脉冲声源的性能为最好，因为它安全可靠，信号重复性最好，并具有极佳的宽带谱结构。其代表是美国专利3227，996，它是由一个环氧绝缘的铜带绕成的盘形线圈和一块复盖在上的金属板而组成，当线圈受到瞬时的电流激励时，线圈产生的瞬变磁场会在金属板中感应出涡流，由此而产生的洛仑兹力策动金属板，使它向外运动，从而压缩周围介质，辐射出短促的声脉冲，这种声源特别适用于高分辨率的声学测距系统。但是它存在缺点，整块振动板被当作一个整体亦即刚性活塞来考虑，频谱是宽了，但电声转换效率极低，尤其是在用小能量激励换能器时，问题更突出，这是因为其电声转换效率和储能量的一次方成正比。

本发明的目的是：提供一种新的设计方法，使得电磁脉冲换能器既具有足够宽的频带（3分贝的典型带宽达到1-2倍频程）又有较高的电声转换效率。

本发明的要点是：将盘形线圈上复盖的金属振动板〔5〕，在其中间部位加工成圆形薄板，四周固定在基板〔2〕上，然后利用薄板的高价共振模式以提高电声转换效率，同时，利用参差调谐的方法，将策动力频谱的主峰设计在薄板的高阶共振频率f₀₂和f₀₃之间，从而获得3分贝典型带宽达到1-2倍频程的宽频带低频脉冲声源。

本发明的具体实施用附图加以说明。

图1是本发明一个电磁脉冲换能器的具体方案的正视图和侧视剖面图。换能器包括线圈〔1〕。它是由同等宽度的铜带和绝缘环氧带紧密间绕而成的圆盘状整体，并被环氧基板〔2〕所密封。〔3〕是线圈的引出电缆它和环氧基板〔2〕的水密籍助加工成波纹形的不锈钢护套〔4〕保证。护套〔4〕比常规水声换能器的杯形密封结构简单得多，因此给减小换能器的体积重量提供了方便。〔5〕是厚硬铝板加工而成的振动板，中间加工成圆形薄板，它用螺栓〔6〕和垫圈〔7〕紧压在基板〔2〕上。〔8〕是O形圈或其它橡胶密封圈，用以保证〔2〕和〔5〕之间的水密。

本发明应用于高分辨地层剖面仪，能测量水底以下数十米的地层分层结构、理论分辨率可达0.1米数量级，相应的信号带宽达6-8千赫。

图1