[实用新型]一种超宽带收发组合水声换能器阵

说明书

本实用新型公开一种超宽带收发组合水声换能器阵，包括机械壳体(1)、发射端(2)、接收端(3)，发射端(2)分别设置在机械壳体(1)两侧，发射端(2)与接收端(3)内部组合后，通过连接电缆(4)集成输出，接收端(3)设置在机械壳体(1)中部，且接收端(3)设置于调节支架(5)上，该装置重量轻、尺寸小，其工作频段可覆盖3kHz～100kHz，且同时具备发射和接收功能，满足水下小型设备的试验测试需求。

技术领域

本实用新型属于水声换能器技术领域，具体涉及一种超宽带收发组合水声换能器阵。

背景技术

水声换能器主要功能是将电信号和声信号进行相互转换的器件，水声换能器阵则是由多个换能器组成的阵列机构，因此，水声换能器或水声换能器阵成为了水声设备中必不可少的组部件。

随着海洋战略的不断推进，以及水声技术的快速发展，国内外均对换能器技术进行了深入的研究。如说明书附图5所示的美国专利4068209中介绍的深水换能器采用内部冲油方法达到压力平衡，工作深度可达11000m，利用内部油腔与结构件的耦合形成多模振动，拓宽了换能器的使用频段。美国专利4488271中通过多种不同尺寸的溢流式圆管构成多谐振腔，改变圆管的尺寸可调整工作频率，获得更宽的换能器带宽，覆盖频段为200Hz～2kHz。

国外不仅注重系列化换能器的开发，同时也很注重对换能器工作性能的认知和使用潜力挖掘。到目前为止，美国已经有系列化的宽带、高效换能器用于水下装备，其中1kHz以下主要用于潜标、深海潜器等载体的声源；工作频率在1kHz～100kHz主要用于吊放声纳、水声通信、壁障声纳、探雷声纳等装备；工作频率为10kHz附近的主要应用于应答器、声学释放器等方面。可见，国外的换能器已经覆盖全工作频带，甚至覆盖全水域。

国内换能器研究相比于国外起步较晚，随着国内水声技术的不断发展，国内多家科研院所做了大量工作，也取得了较好的成绩，甚至在某些应用方面已经处于世界前沿。如“蛟龙号”载人潜器上的水声通信换能器，工作频段为7kHz～15kHz，最大声源级为195dB，波束宽度为80°，工作水深可达7000m，如说明书附图6所示。

为了精确测量推进器尾流气泡的声反射情况，需要对其尾流气泡层发射3kHz～100kHz的声学脉冲信号，其工作频段宽、且需同时具备发射和接收功能。另外，受到测量平台（小型ROV）的搭载能力限制，还需整个换能器阵尺寸小、重量轻。综合国内外现有换能器情况，均无覆盖上述超宽频带，且尺寸小巧、重量轻，可安装在小型测量平台上的标准产品，需要针对性设计研制。

综上所述，现有国内外通用宽带换能器无论是在覆盖频率、尺寸、重量上均无法满足推进器尾流气泡测试所需，亦无类似产品，需要针对项目需求进行全新设计和研制。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供了一种超宽带收发组合水声换能器阵。

具体采用了以下设计结构及设计方案：

一种超宽带收发组合水声换能器阵，包括机械壳体（1）、发射端（2）、接收端（3），发射端（2）分别设置在机械壳体（1）两侧，接收端（3）设置在机械壳体（1）中部，且接收端（3）设置于调节支架（5）上，发射端（2）与接收端（3）内部组合后，通过连接电缆（4）集成输出，其工作频段可覆盖3kHz～100kHz。

优选的，所述发射端（2）包括3kHz～18kHz、18kHz～45kHz、45kHz～100kHz三个独立组件，且3kHz～18kHz和18kHz～45kHz、45kHz～100kHz分别封装在第一舱体（21）和第二舱体（22）中。

优选的，所述接收端（3）包括1kHz～40kHz、40kHz～100kHz两个独立组件，且1kHz～40kHz、40kHz～100kHz分别封装在第三舱体（31）和第四舱体（32）。