[实用新型]镶嵌式大面积低频弯曲换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及水声探测及水声计量测试领域，尤其涉及一种镶嵌式大面积低频弯曲换能器。

背景技术

随着科学技术的进步，潜艇的降噪技术取得了重大突破，西方国家的“隐身”潜艇已使我国的声纳难以发现，这将对我国的舰队造成严重威胁，这迫使声纳向更低频方向发展，也就是要求声纳湿端的换能器具有低频特性。低频换能器的出现，自然就会出现对低频换能器的校准与测试，相对应频率的标准声源也应具有更高的要求，即体积小，重量轻、吊放方便、性能稳定等。

换能器在相同结构形式下，谐振频率越低意味着体积越大，重量也越重，这给声纳的适装性带来了严峻挑战。在保证声纳适装性的前提下，只有改变换能器的结构形式，探索一种具有低频特性的的换能器，不仅体积小，而且重量要轻。弯曲振动模式才具有低频特性，弯曲换能器基本结构是圆片型压电陶瓷元件粘结在金属板上，通过简支支撑，可以得到无节点圆的振动模态。然而由于压电陶瓷元件不可能烧结的很大(实际的压电陶瓷元件面积远小于本文的面积)，受制于压电陶瓷的面积，也只能局限于某一较低的频率上，若要继续向下拓展频率，只能采用本实用新型方案。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种充分利用简支支撑的弯曲振动模式，得到无节点圆的低频振动模态，利用这种技术研制出的镶嵌式大面积低频弯曲换能器，具有低频特性，同时还具有结构简单、发送电压响应高、电声效率高等优点。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，它由多个小直径压电陶瓷圆片通过镶嵌在金属盖板上，且相互并联构成，换能器还包括水密透声橡胶和支撑壳体，所述一对金属盖板对称放置在支撑壳体上，边缘粘接在支撑壳体上，中间形成空气背衬，该支撑壳体固定有一导出线孔；所述的压电陶瓷振子由多对压电参数、厚度一致的压电陶瓷圆片构成，两压电陶瓷圆片极化方向相对或相反，镶嵌于金属盖板上；外围包敷一层水密透声橡胶材料。

作为优选，所述换能器的压电陶瓷振子是由28件压电陶瓷圆片并联构成，形成了大面积的压电陶瓷辐射面。

作为优选，所述金属盖板与支撑壳体相互粘接，形成简支的支撑边界。

作为优选，所述水密透声橡胶为聚氨酯橡胶或硫化橡胶。

作为优选，所述换能器为双面对称辐射的弯曲换能器。

本实用新型的有益效果为：1、结构简单、工艺易实现，容易保证振子的一致性，制作的换能器参数与设计参数容易吻合；2、解决了大面积压电陶瓷元件制作困难的问题；3、实现了真正意义上的小体积、低频、高效率的水声换能器。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的金属盖板结构示意图。

图3是本实用新型的压电陶瓷振子的位置结构示意图。

附图中的标号分别为：1、导出线孔；2、支撑壳体；3、金属盖板；4、水密透声橡胶；5、压电陶瓷振子；6、空气背衬。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：如附图1、2、3所示，本实用新型由多个小直径压电陶瓷圆片通过镶嵌在金属盖板3上，且相互并联构成，换能器还包括水密透声橡胶4和支撑壳体2，其特征在于：所述一对金属盖板3对称放置在支撑壳体2上，边缘粘接在支撑壳体2上，中间形成空气背衬6，该支撑壳体2固定有一导出线孔1；所述的压电陶瓷振子5由多对压电参数、厚度一致的压电陶瓷圆片构成，两压电陶瓷圆片极化方向相对或相反，镶嵌于金属盖板3上；外围包敷一层水密透声橡胶材料4。所述换能器的压电陶瓷振子5是由28件压电陶瓷圆片并联构成，形成了大面积的压电陶瓷辐射面。所述金属盖板3与支撑壳体2相互粘接，形成简支的支撑边界。所述水密透声橡胶4为聚氨酯橡胶或硫化橡胶。所述换能器为双面对称辐射的弯曲换能器。

为了实现一种小体积、低频、高效、大功率发射换能器：

第一步：物理边界的实现：利用简支边界条件，圆板的弯曲振动模式具有低频的特性；换能器具有两辐射面同向辐射声能量的特性；

第二步：振子的实现：大面积的压电陶瓷振子5制作困难，利用传统的小面积的压电陶瓷原片镶嵌在金属盖板3上，六个原片的圆面紧密环绕在一原片周围，构成换能器的振子；

第三步：谐振频率的确定：通过改变板宽及支撑宽度来确定振子模态频率；

通过以上步骤，理论上确定了换能器的结构参数及谐振频率参数。