[发明专利]一种非等厚匹配层压电振子及其制备方法

权利要求书

1.一种具有非等厚匹配层压电振子的水声换能器，其特征在于，包括非等厚匹配层压电振子，所述非等厚匹配层压电振子包括压电材料以及覆在所述压电材料表面的非等厚匹配层；所述非等厚匹配层的厚度为0.8λ/4～1.2λ/4，其中线位置的厚度为0.8λ/4，向两端增加至1.2λ/4；所述压电材料为压电陶瓷、压电复合材料、或压电单晶，其中压电复合材料中的压电小柱的形状相同；所述压电材料为等厚的压电材料；所述压电材料表面为曲面。

2.如权利要求1所述的具有非等厚匹配层压电振子的水声换能器，其特征在于，所述压电材料表面的不同位置处的匹配层厚度呈连续变化。

3.如权利要求1所述的具有非等厚匹配层压电振子的水声换能器，其特征在于，所述非等厚匹配层的材料组成通过匹配层的声阻抗计算公式确定，所述计算公式包括：

公式1：

公式2：Z_匹配层＝ρc，

其中，Z_匹配层、Z_压电材料和Z_负载分别为匹配层、压电材料和负载的特性阻抗，c为声音在介质中的传播速度，ρ为介质密度；公式1用于计算非等厚匹配层的特性阻抗，公式2用于设计非等厚匹配层材料组成，使其密度与声速的乘积满足公式2。

4.如权利要求3所述的具有非等厚匹配层压电振子的水声换能器，其特征在于，所述非等厚匹配层由环氧树脂添加铝粉配制而成。

5.一种权利要求1所述具有非等厚匹配层压电振子的水声换能器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将压电材料置于非等厚灌注模具内；

2)在非等厚灌注模具内灌注匹配层材料；

3)灌注的匹配层材料固化成型并脱模，得到非等厚匹配层压电振子；

4)利用非等厚匹配层压电振子制备水声换能器。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过匹配层的声阻抗计算公式确定所述匹配层的材料组成，所述计算公式包括：

公式1：

公式2：Z_匹配层＝ρc，

其中，Z_匹配层、Z_压电材料和Z_负载分别为匹配层、压电材料和负载的特性阻抗，c为声音在介质中的传播速度，ρ为介质密度；通过公式1计算非等厚匹配层的特性阻抗，通过公式2设计非等厚匹配层材料组成，使其密度与声速的乘积满足公式2。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述匹配层材料为由环氧树脂添加铝粉配制而成。