[发明专利]具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器及装配方法

权利要求书

1.一种具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器，其特征在于：包括周期性结构壳体(4)、左压电陶瓷振子(9)、右压电陶瓷振子(6)、前预应力螺杆(8)、后预应力螺杆(2)、左过渡块(3)、右过渡块(5)、左侧面夹板(1)和右侧面夹板(7)，所述的左侧面夹板(1)和右侧面夹板(7)平行等高布置，所述的左侧面夹板(1)和右侧面夹板(7)之间通过前预应力螺杆(8)和后预应力螺杆(2)连接，所述的前预应力螺杆(8)和后预应力螺杆(2)平行等高布置，左侧面夹板(1)、右侧面夹板(7)、前预应力螺杆(8)和后预应力螺杆(2)围成框型结构，所述的周期性结构壳体(4)设置在框型结构内部中心处，且周期性结构壳体(4)左侧通过左过渡块(3)与左压电陶瓷振子(9)的右端相抵，右侧通过右过渡块(5)与右压电陶瓷振子(6)的左端相抵，左压电陶瓷振子(9)的左端抵在左侧面夹板(1)的右端面上，右压电陶瓷振子(6)的左端抵在右侧面夹板(7)的左端面上；

所述周期性结构壳体(4)为拉伸体结构，周期性结构壳体(4)的周期性结构为由基本周期单元(10)按照相同的排列方式在横向方向和纵向方向上堆积而成的结构，所述的基本周期单元(10)为正弦孔型结构，所述的周期性结构包括M*N个基本周期单元(10)；

横向布置的M个基本周期单元起到了增加辐射面积的作用，纵向布置的N个基本周期单元的作用是叠加辐射位移，在M和N两个参数的共同作用下，周期性结构在声辐射时能得到较大的体积位移。

2.根据权利要求1所述的具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器，其特征在于：压电陶瓷振子由若干片压电陶瓷片与铜电极片粘接而成，相邻两片压电陶瓷片之间设置铜电极片。

3.根据权利要求2所述的具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器，其特征在于：所述压电陶瓷片沿厚度极化，且每相邻的两片压电陶瓷片的极化方向相反。

4.根据权利要求3所述的一种具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器，其特征在于：压电陶瓷片在电路上采用并联结构。

5.根据权利要求1所述的具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器，其特征在于：在左侧面夹板(1)的右端面上与左压电陶瓷振子(9)相抵处及在右侧面夹板(7)的左端面与右压电陶瓷振子(6)相抵处分别设有一凸台。

6.根据权利要求1所述的具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器，其特征在于：过渡块为长方体状，且尺寸与周期性结构壳体(4)的端面相适应。

7.根据权利要求1所述的具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器，其特征在于：所述周期性结构壳体(4)为由铝合金材料经3D打印加工而成；侧面夹板是由不锈钢金属材料经加工而成；预应力螺杆是由不锈钢金属材料经加工而成；过渡块是由硬铝金属材料经加工而成。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的具有周期性振幅放大结构的外部驱动换能器的装配方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1、首先将左压电陶瓷振子(9)和右压电陶瓷振子(6)的铜电极片引出导线，采用焊接方式使导线与电极片连接；

步骤2、将后预应力螺杆(2)和前预应力螺杆(8)预装在右侧面夹板(7)和左侧面夹板(1)上形成一个未锁死的框型结构，然后将周期性结构壳体(4)放置在框型结构中心处，在周期性结构壳体(4)两侧分别安装左过渡块(3)和右过渡块(5)，在左过渡块(3)和左侧面夹板(1)之间安装左压电陶瓷振子(9)，在右过渡块(5)和右侧面夹板(7)之间安装右压电陶瓷振子(6)，通过垫片将右侧面夹板(7)、左侧面夹板(1)、右压电陶瓷堆(6)、左压电陶瓷堆(9)、周期性结构壳体(4)、左过渡块(3)和右过渡块(5)垫高，使右侧面夹板(7)、左侧面夹板(1)、右压电陶瓷堆(6)、左压电陶瓷堆(9)、周期性结构壳体(4)、左过渡块(3)和右过渡块(5)的几何中心在同一个高度上，然后在垂直于周期性结构壳体(4)拉伸方向设置辅助夹板，使右侧面夹板(7)、左侧面夹板(1)、右压电陶瓷堆(6)、左压电陶瓷堆(9)、周期性结构壳体(4)、左过渡块(3)和右过渡块(5)的几何中心在壳体拉伸方向重合，至此完成所有零件的定位；

步骤3、施加外力将换能器整体结构沿长度方向压缩，使周期性结构壳体(4)向内压缩，用螺母将前预应力螺杆(8)、后预应力螺杆(2)和左侧面夹板(1)、右侧面夹板(7)锁紧，撤去垫块、辅助夹板和外力，使周期性结构壳体(4)收缩夹紧，至此完成换能器的装配。