[发明专利]一种数字式流控制水声发射换能器及其声发射方法

说明书

本发明涉及一种数字式流控制水声发射换能器，包括一壳体以及设于壳体内的加压泵、耐压水箱、由复数条流控管组成的流控管组、复数个电控阀门、声发射控制器、将流体外排的排水管；加压泵的进水口连通外界水源，出水口连通耐压水箱，各流控管的一端分别与耐压水箱连通，另一端均接入排水管，各流控管上均设置一电控阀门，声发射控制器具有与流控管数量相同的输出端口，输出端口与电控阀门一一对应连接，声发射控制器将输入的电压信号转换成数字信号，且该数字信号的每一位对应声发射控制器的一输出端口。本发明通过数字式控制方式对由换能器内至外的水流流速进行调制，形成速度脉动进而对外辐射声波，具有优越的低频声发射性能，且体积小、重量轻、功率低。

技术领域

本发明涉及一种数字式流控制水声发射换能器，属于水声换能器技术领域。

背景技术

声波是唯一已知的能够在水下远距离传播的信息载体，声学方法是水下探测、测量、目标识别及定位、海洋地质勘探等诸多领域的主要手段，其应用日益深入。随着现代水声技术的发展，在一些领域中声波的低端工作频率已延伸至一百赫兹以下的甚低频段，因此，作为水声技术得以实施的必要工具，低频宽带水声换能器、尤其是发射换能器的研制具有重要意义和价值。

传统的水下低频声辐射换能器主要有溢流式圆环换能器、多模弯张换能器、电动式换能器等等。为了达到较高的低频声辐射能力，这些换能器一般具有较大的体积、重量及损耗功率，并需要能够输出大幅度模拟信号的大功率功放进行驱动，使用期间损坏率高、长期工作可靠性较差。目前，水声领域仍然缺乏体积小、重量轻、功耗低的低频换能器，其应用需求十分迫切。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种数字式流控制水声发射换能器，通过数字式控制方式对由换能器内至外的水流流速进行调制，具有优越的低频声发射性能，且其体积小、重量轻、功率低。

本发明的技术方案一如下：

一种数字式流控制水声发射换能器，包括一壳体以及设于壳体内的加压泵、用于存储高压流体的耐压水箱、由复数条流控管组成的流控管组、复数个电控阀门、声发射控制器、将流体外排的排水管；所述加压泵的进水口连通外界水源，所述加压泵的出水口连通耐压水箱，所述流控管组中各流控管的一端分别与耐压水箱连通，另一端均接入所述排水管，所述排水管的排水口设于所述壳体上，各所述流控管上均设置一所述电控阀门，所述声发射控制器具有与流控管数量相同的输出端口，所述输出端口与所述电控阀门一一对应连接，所述声发射控制器将输入的电压信号转换成数字信号，且该数字信号的每一位对应所述声发射控制器的一输出端口，并根据该位的0/1值输出对应的电平值至电控阀门，电控阀门根据输入的电平值控制对应流控管的通断。

更优地，所述水声发射换能器还包括压力开关，所述压力开关设于所述耐压水箱的侧壁上，用于探测耐压水箱内的静态液压，所述压力开关的输出端连接所述加压泵的工作开关，用于控制加压泵的通断电。

更优地，所述耐压水箱内还放置一气囊，所述气囊内充有气体。

更优地，所述声发射控制器包括相互连接的AD转换器和Delta-Sigma调制器，输入的电压信号通过AD转换器转换成数字信号，再由Delta-Sigma调制器输出具有与流控管数量相同位数的数字信号。

更优地，所述流控管组中各流控管的横截面积由小至大排列后应为等比数列，所述等比数列的系数为2，所述Delta-Sigma调制器输出的数字信号最低位至最高位对应的输出端口连接的电控阀门，按照横截面积由小至大的顺序分别依次安装于对应的流控管上。

更优地，所述加压泵的出水口设有一止回阀。

更优地，所述排水管上设有消声器，用来抑制其内部的高频噪声。

更优地，所述壳体上固定一电接口，所述电接口连接所述声发射控制器，所述信号用于接收外部的电压信号，然后将电压信号传输至所述声发射控制器。

本发明的技术方案二如下：