[实用新型]一种小型化低频水声换能器

说明书

本实用新型公开了一种小型化低频水声换能器，包括卧式磁致伸缩驱动器、声辐射面板、驱动转换机构；卧式磁致伸缩驱动器包括壳体、沿左右方向设于壳体中的线圈、定子、可沿轴向形变伸缩的穿设于定子中的Terfenol‑D磁致伸缩棒、分别连接在Terfenol‑D磁致伸缩棒两端的预紧力机构和作动力驱动杆；线圈用于在通过交流电流激励信号时为Terfenol‑D磁致伸缩棒提供外部激励磁场，以驱动Terfenol‑D磁致伸缩棒沿轴向产生正向或反向的形变伸缩；驱动转换机构用于放大作动力驱动杆的轴向位移，并将其转换为声辐射面板沿竖直方向的位移。本实用新型一种小型化低频水声换能器，采用卧式结构，能够尽可能地在较小的厚度空间范围内，增大磁致伸缩棒的长度，从而降低磁致伸缩驱动器有效工作频率。

技术领域

本实用新型涉及一种小型化低频水声换能器。

背景技术

随着不同类型的水下声发射换能器70多年来的发展，水声发射信号的频率覆盖了从10Hz到100MHz的范围。目前，10KHz以下的低频大功率水声发射换能器是一个研究热点，这种换能器可用于海底掩埋目标探测，导航，水下目标探测。为满足不同的作业工况，这种发射换能器应该具有轻薄便于携带，输出功率较大等特点，并且能很容易地覆盖安装在弯曲外表面上。

目前的水下发射换能器中，工作在在1KHz～100KHz频带范围内的换能器主要是Tonpilz型换能器和1-3型压电复合材料换能器。Tonpilz型换能器是一种典型的纵振式复合棒压电换能器，其特点是具有高功率容量的单面辐射，辐射面较小，振动模式单一；工作频率一般在10KHz～50KHz，厚度一般有几十厘米厚，且重达数公斤。1-3型压电复合材料换能器采用注塑成型工艺将压电陶瓷棒埋在聚合物中制造而成，可做成曲面形状，并且声阻抗与水相匹配，设计频率低于100kHz时厚度约为10mm，但其性能受陶瓷和聚合物的弹性系数、材料的宽高比、压电陶瓷的体积分割、压电陶瓷棒的排列方式等因素影响，并且该换能器的工艺复杂，价格昂贵。

在水声换能器设计过程中，低频大功率工作与小型化设计是一对对立存在的难题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种小型化低频水声换能器，厚度较薄，并且在减小换能器厚度的同时，最大限度的增加辐射面面积，增强换能器水声辐射效率。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种小型化低频水声换能器，包括卧式磁致伸缩驱动器、设于所述卧式磁致伸缩驱动器上方的声辐射面板、连接在所述声辐射面板与所述卧式磁致伸缩驱动器之间的驱动转换机构；

所述卧式磁致伸缩驱动器包括壳体、沿左右方向设于所述壳体中的线圈、固定的穿设于所述线圈中的定子、可沿轴向形变伸缩的穿设于所述定子中的Terfenol-D磁致伸缩棒、连接在所述Terfenol-D磁致伸缩棒一端的预紧力机构、一端连接在所述Terfenol-D磁致伸缩棒另一端的作动力驱动杆；

所述线圈，用于在通过交流电流激励信号时为所述Terfenol-D磁致伸缩棒提供外部激励磁场，以驱动所述Terfenol-D磁致伸缩棒沿轴向产生正向或反向的形变伸缩；

所述驱动转换机构，用于放大所述作动力驱动杆的轴向位移，并将其转换为所述声辐射面板沿竖直方向的位移。

优选地，所述预紧力机构包括固定端、活动端、多瓣沿圆周方向环绕的设于所述固定环和所述活动端之间的弹性瓣，每瓣所述弹性瓣的两端均分别与所述固定端和所述活动端连接，所述活动端与所述Terfenol-D磁致伸缩棒的一端连接，所述固定端穿出所述线圈并固定连接在所述壳体上。

更优选地，多瓣所述弹性瓣的环绕中心线与所述Terfenol-D磁致伸缩棒同轴延伸。

更优选地，多瓣所述弹性瓣的环绕半径沿靠近所述Terfenol-D磁致伸缩棒的方向逐渐减小。