[发明专利]一种耐深水宽带水声换能器

说明书

技术领域

本发明属于水声换能器领域，主要是一种耐深水宽带水声换能器，其功能主要是由多个或单个发射换能器或接收换能器进行声电转换，目前主要应用到水声探测、水声信号传递、海上工程实施等领域。

背景技术

随着信号处理技术迅速发展，要求水声换能器除具有高电声效率、高接收灵敏度、宽的工作频带外还要能在大深度的水深坏境中工作。近几年来有一些国内外的报道只有介绍宽带换能器的设计，如匹配层加柔顺层、双激励换能器加匹配层、弯曲振动加匹配层等等复合应用技术，通过多谐振进一步拓宽了频带，可是这些工艺应用于到具体的工程实践上却会存在这样那样的缺陷。例如工艺太复杂以致不能满足可靠性要求或者尺寸太大而不能适用。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种具有抗压性强、性能稳定的耐深水宽带水声换能器。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种耐深水宽带水声换能器，主要包括基阵架、一组基元和承压板，基元安装在基阵架中，基阵架的下方设有承压板，承压板通过螺钉与基阵架连接，承压板上设有引出线孔，每个基元设有单独的引出线穿出引出线孔。

所述基元为单匹配层纵向振动型换能器，主要由匹配层、前盖板、陶瓷元件和后盖板组成，陶瓷元件的上下部设有前盖板和后盖板，前盖板的上部设有匹配层，引出线从陶瓷元件中引出。

所述基阵架由铝板支撑架和聚氨酯泡沫基阵架组合而成，铝板支撑架与聚氨酯泡沫基阵架之间用环氧树脂相互粘接。

所述基阵架、基元和承压板采用聚氨酯橡胶进行整体硫化和封装。

本发明有益的效果是：本发明通过对基阵架的结构设计和材料的选择，使得整个水声换能器能在550米水深下正常工作，工作频率带宽宽，声学性能优越，并且满足全阵工作在14kHz～27kHz频带内，单条发射响应值不小于150dB，且单条发射响应起伏不超过5dB，单基元的接收灵敏度响应不小于-175dB，单个基元接收响应起伏不超过6dB。降低了基元间的互辐射影响、提高了可靠的耐高压性能，宽带达到20～40kHz。

附图说明

图1为本发明前视结构示意图；

图2为本发明后视结构示意图；

图3为基元结构试验图；

图4为基阵架结构示意图；

图5为单条基元在不同压力下的电导曲线(由3个基元并联输出)；

图6为单条基元不同压力下的发射响应曲线；

图7为单个基元不同压力下的电导曲线。

附图标记：基阵架1，基元2，承压板3，螺钉4，引出线孔5，引出线6，匹配层7，前盖板8，陶瓷元件9，后盖板9，铝板支撑架11，聚氨酯泡沫基阵架12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图所示，这种耐深水宽带水声换能器，主要包括基阵架1、30个基元2和承压板3，各部位的结构配合紧凑，设计简单可靠，基元2安装在基阵架1中，每个基元2都是收发共用型换能器，基阵架1的下方设有承压板3，承压板3为金属材质，加强了整个换能器的刚度，承压板3通过螺钉4与基阵架1连接，承压板3上设有引出线孔5，每个基元2设有单独的引出线6穿出引出线孔5，从上到下走的是直线，这样的结构使得整体的高度尺寸是最小的，而且最可靠。基阵架1、基元2和承压板3采用聚氨酯橡胶进行整体硫化和封装，聚氨酯橡胶具有一定的弹性，而且粘接牢靠，适用于高压下换能器的封装。

基元为单匹配层纵向振动型换能器，主要由匹配层7、前盖板8、陶瓷元件9和后盖板10组成，陶瓷元件9的上下部设有前盖板8和后盖板10，前盖板8的上部设有匹配层7，引出线6从陶瓷元件9中引出。基元2采用匹配层技术来拓展带宽，通过多种材料和不同配比的调整来确定匹配层材料，调整不同的高度以确定最优的匹配层设计，这种结构设计简单，可靠性高，抗压性强而且声性能优越。

基阵架1由铝板支撑架11和聚氨酯泡沫基阵架12组合而成，铝板支撑架11与聚氨酯泡沫基阵架12之间用环氧树脂相互粘接，更加加固了其抗压性。聚氨酯泡沫基阵12架由耐压强度为8MPa的高密度聚氨酯泡沫制成，不仅起抗压支撑作用同时也起到基元之间的去耦作用，可靠性高。基阵架1的这种材料降低了基元2间的互辐射影响、增强了可靠的耐高压性能，基阵架1的这种结构不仅耐高压而且提高了机械加工的可行性，加工方式简单，结构尺寸的精度可控。