[发明专利]一种膜板大小、形状可调的振动发声器

说明书

本发明公开了一种膜板大小和形状可调的振动发声器结构组成、工作原理和使用方法。用该方案设计并制造出的振动发声器，能够根据声场模拟的需要，分别控制内外圈膜板进行工作，从而实现改变振动膜板大小、形状的目的，拓展声源声场频率覆盖范围，从而丰富声源声场特性，提高其对不同对象的声场模拟能力。

技术领域

本发明涉及活塞声源产生的声场领域，具体涉及一种膜板大小、形状可调的振动发声器。

背景技术

任何舰船在海上航行的过程中，船上的主机和辅机等都在工作，这就使得船体结构部件产生振动并向外辐射噪声，舰船水下辐射噪声对舰船的危害主要有以下几个方面：辐射噪声破坏船舶的隐蔽性，为敌方水声设备提供搜索、探测的信息，同时敌方声制导鱼雷可以根据这种辐射噪声进行跟踪、识别并实施攻击，因此对船舶产生致命危害；船舶辐射噪声有可能引爆某些水中兵器，如装有声引信的水雷、鱼水雷等，对船舶自身的安全也构成巨大威胁；船舶辐射噪声对本船水声设备造成严重干扰，甚至导致“耳目”失灵，无法正常工作。可见，辐射噪声已成为威胁船舶安全和影响战斗力发挥的一个重要因素。

舰船的辐射声场通常是由机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声组成，由船上机械产生的噪声是机械噪声，是舰船总噪声的一部分；螺旋桨噪声是一种混合型式的噪声，它与机械噪声和水动力噪声二者有共同的特征和共同的源，水动力噪声是不规则的水流流过在海中航行的舰船产生的辐射噪声和由水动力过程的变化引起的噪声。

舰船是一个体积目标，然而在远距离观测时，舰船的尺度远小于舰船与观测水听器之间的距离，这时舰船的各个辐射噪声源发出的声波，等效于从一个方向性点声源发出的声波，此时，舰船体积声源的声辐射特征退化为点源特征，其产生的声场特征可被相应的发声器模拟。

活塞式水下声源是由驱动机构带动刚性辐射面(活塞)做往复运动，实现水下声波辐射的声发生器。其是性能优异的低频大功率可控声源，不仅能够获得从次声至声频的宽带辐射，并且可以方便地控制其频谱特性。舰船所产生的噪声在次声频和声频都有很宽的频率覆盖范围。而活塞声源具有低频驱动能力强、频谱控制特性好的优点，作为一种重要的声源模拟结构，广泛应用于水下声场及目标声场特性的模拟、水声对抗以及海底探测等领域。在反水雷、反潜作战中，活塞声源常用于模拟舰船和潜艇的声场，如英国的UW350、UW600，澳大利亚的AAG、IAAG等多型发声器，被多国海军和研究机构使用，这些发声器都是采用活塞作为声辐射单元。

但是现有的活塞式声源作动器与振动膜板设计成型后，其尺寸通常不可变，每一型的作动器主体结构只能与相应尺寸的膜板相配合，且拆装费时费力，而活塞声源声场特性不仅与输入的控制信号有关，还与膜板的尺寸、形状有关，这就使得设计成型后的活塞声源产生的声场具有一定的局限性。

因此，有必要设计开发一种膜板大小和形状可调的活塞式声源，既能丰富声源产生的声场特性，使得声场模拟更具有针对性，又能节约成本，提高时效。

发明内容

本发明的目的是设计一种膜板大小、形状可调的活塞式声源，该发明能够根据声场模拟的需要，改变振动膜板的大小、形状，拓展声源声场频率覆盖范围，从而丰富声源声场特性，提高其对不同对象的声场模拟能力。

本发明目的是这样实现的：一种膜板大小、形状可调的振动发声器，该振动发声器包括有内圈发声器、外圈发声器及微电机、插销、插销接口，微电机驱动插销伸长或收缩，实现插销与插销接口的插接或分离；当插销与插销接口插接时，内圈发声器与外圈发声器同时工作，当插销与插销接口分离时，内圈发声器与外圈发声器可独立工作；内圈发声器与外圈发声器包括有电液伺服系统，对其进行独立驱动。

进一步的，内圈发声器包括内圈伺服阀、内圈伺服缸、内圈活塞、内圈膜板、内圈活动密封圈及内圈膜板限位机构，其中内圈伺服阀进行电能－液压能的转换，内圈伺服阀与内圈伺服缸连接、内圈伺服缸与内圈活塞连接，内圈活塞的活塞杆与发声器的内圈膜板连接，内圈活动密封圈与内圈膜板一体连接，内圈伺服缸的上端设置有内圈膜板限位机构，用来限制内圈膜板的最大位移。