[发明专利]基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法及系统

权利要求书

1.一种基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

预装步骤：预装配水声纵向换能器；

压力施加步骤：计算压力施加参数，并根据压力施加参数对预装配的水声纵向换能器施加压力。

2.根据权利要求1所述的基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，所述预装步骤包括如下步骤：

胶合剂涂抹步骤：使用胶合剂在压电陶瓷片的电极面与电极片涂抹，将涂抹好胶合剂的压电陶瓷片与电极片静置备用；

预装配步骤：在水声纵向换能器装配固定装置上装配后盖板，将涂抹好胶合剂的压电陶瓷片与电极片装配在水声纵向换能器装配固定装置上，压电陶瓷片与电极片装配形成压电陶瓷堆，在压电陶瓷堆远离后盖板的一侧安装前盖板，并使用紧固螺栓连接后盖板、压电陶瓷堆和前盖板。

3.根据权利要求1所述的基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，该制作方法还包括清洁步骤：使用清洁材料清洗制作水声纵向换能器所需的压电陶瓷片、电极片、前盖板和后盖板，并使用清洁溶液清洗前固夹具、中固夹具、后固夹具、水声纵向换能器装配固定装置和紧固螺栓。

4.根据权利要求2所述的基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，该制作方法还包括中固步骤：在完成预装的压电陶瓷堆的周侧安装中固夹具，使用中固夹具对压电陶瓷堆、前盖板和后盖板进行同轴性校正。

5.根据权利要求2所述的基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，该制作方法还包括如下步骤：

前固步骤：将前固夹具安装在试验机可调面上，将装配好的压电陶瓷堆倒置嵌入前固夹具；

后固步骤：将后固夹具安装在试验机不可调面上，调整试验机可调面，将装配好的压电陶瓷堆嵌入后固夹具。

6.根据权利要求1所述的基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，该制作方法还包括设温步骤：设定试验机温度为预定温度。

7.根据权利要求1所述的基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，所述压力施加步骤包括如下步骤：

最大应力计算步骤、依据压电陶瓷片，使用理论计算公式

对水声纵向换能器上的最大应力T进行计算；

其中，P为施加在换能器上的电功率；Q_m为换能器机械品质因数；ρ为压电陶瓷材料密度；C为换能器的静态电容；π表示圆周率；ω_r为换能器的谐振频率；b为压电陶瓷片的外半径；a为压电陶瓷片的内半径；h为压电陶瓷片的厚度；

压力施加参数计算施压步骤：依据公式

T＝T_y

与

T_m＝πT_y(b²-a²)

计算并设定试验机压力施加参数T_m，调整试验机可调面运动，对压电陶瓷堆施加预应力至指定参数；

其中，T_y为拟施加在水声纵向换能器上的预应力。

8.根据权利要求1所述的基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，该制作方法还包括如下步骤：

消除松动步骤：在试验机可调面不再移动时，使用力矩扳手通过后固夹具上的预制结构旋紧紧固螺栓。

9.根据权利要求1所述的基于力学控制环节的水声纵向换能器制作方法，其特征在于，该制作方法还包括加热步骤：拆除水声纵向换能器上的后固夹具、前固夹具和中固夹具，将装配好的水声纵向换能器放入加热设备，加热水声纵向换能器，加速胶合层固化，直至胶合层完全固化后，关闭加热设备，完成制作。

10.一种基于力学控制环节的水声纵向换能器制作系统，其特征在于，包括如下模块：

预装模块：预装配水声纵向换能器；

压力施加模块：计算压力施加参数，并根据压力施加参数对预装配的水声纵向换能器施加压力。