[发明专利]水滴型弯张换能器

说明书

本发明提供一种水滴型弯张换能器，包括水滴型辐射壳体、过渡块和驱动元件：所述水滴型辐射壳体为等厚度壳体，壳体外侧由两个等短轴、不等长轴的半椭圆拼接而成，壳体两端面用盖板封闭。所述驱动元件和过渡块组成振子装配体，振子装配体置于弯张壳体内等效长轴上，并和壳体内测两垂直端面刚性连接。本发明利用壳体结构的不对称性产生一阶不对称弯曲模态，并利用一阶不对称弯曲模态和一阶弯曲模态的耦合，拓展弯张换能器带宽。可用于水声探测、对抗、通讯、测量以及海洋资源勘探等领域。

技术领域

本发明涉及一种水声换能器，尤其涉及一种水滴型弯张换能器。

背景技术

众所周知，水下通信主要依靠声波，在水下能够产生声波的仪器称为发射换能器。多年来，研究者一直致力于提高发射换能器的性能，拓展换能器的宽带就是其中之一。

宽带换能器的研究具有重要的意义。首先，宽带换能器在信号的传输方面具有优势。其次，换能器能够宽带发射，使得发射信号不局限于单品脉冲，可考虑发射调频信号。特别是对于通信声呐，宽带换能器可以提高信号的传输速率、提高通信的可靠性和保密性、降低误码率。

实现换能器的宽带发射主要有三种方法。

对于单谐振工作换能器，可通过提高辐射阻、减小结构质量和降低结构刚度来拓展带宽。

将两个或者两个以上的频率相近的换能器组合使用，可以得到宽带的发射响应。美国Lockheed Martin Corporation的Raymond Porzio(US)提出了开缝圆环和稀土纵向组合式宽带换能器。

多模态耦合也可以实现换能器的宽带发射。哈尔滨工程大学蓝宇设计并制作了双壳体弯张换能器。陈思设计并制作了压电单晶长轴加长型IV型弯张换能器。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种水滴型弯张换能器，通过多模态耦合拓展弯张换能器的带宽。

本发明的目的是这样实现的：包括辐射壳体、阵子装配体，所述辐射壳体是由两个半椭圆壳拼接而成的水滴形的等厚度壳体，其中，半椭圆壳的短轴相等，长轴不相等，所述阵子装配体包括与辐射壳体内表面圆弧处连接的两个过渡块、设置在两个过渡块之间的驱动元件，在辐射壳体的上下两端分别设置有上盖板和下盖板，且上盖板与下盖板之间通过螺纹杆螺纹的配合实现连接，在上盖板上设置有电缆头和吊放头，在上盖板与辐射壳体的连接处、下盖板与辐射壳体的连接处均设置有垫板。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述驱动元件包括PLZST反铁电晶堆，且所述PLZST反铁电晶堆由N片矩形反铁电陶瓷片粘接而成，其中N为≥2的偶数，且每两个反铁电陶瓷片之间还设置有一个电极片。

2.所述驱动元件包括压电陶瓷晶堆，且压电陶瓷晶堆由N片矩形压电陶瓷片粘接而成，其中N为≥2的偶数，且每两个压电陶瓷片之间还设置有一个电极片。

3.所述驱动元件是包括稀土超磁致伸缩棒，稀土超磁致伸缩棒外面套有线圈骨架，线圈骨架上绕有线圈，在稀土超磁致伸缩棒两端各设置一片永磁片，两片永磁片和对应的连接块连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用水滴型弯张的不对称椭圆壳体结构产生一阶不对称弯曲模态，并利用一阶不对称弯曲模态和一阶弯曲模态的耦合，拓展弯张换能器带宽。本发明的水滴型弯张换能器提供了一种非对称弯张壳体的新型换能器结构形式。不对称弯张壳体结构使得一阶非对称弯曲模态在振动效果上不能够完全抵消，从而产生了一阶非对称弯曲模态。通过对非对称壳体尺寸的调节可以实现一阶弯曲模态和一阶非对称弯曲模态的耦合，从而实现弯张换能器的带宽拓展。本发明的水滴型弯张换能器采用了弯张换能器的基本原理，因此具有低频、大功率、尺寸小、重量轻的优点。本发明的水滴型弯张换能器可应用于水声探测、对抗、通讯、测量以及海洋资源勘探等领域。

附图说明