[其他]電磁脈沖換能器

在審

• 申請號: 101985000000714
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100714B
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 華樂蓀;胡嘉忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院東海研究站
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 張學琦

一種新的電磁脈沖換能器的設計方法，它包括利用薄板的高階共振模式以提高其電聲轉換效率以及利用策動力主頻和高階共振模式參差調諧的方法保證１－２倍頻程以上的輻射頻帶寬度。一種利用此原理設計而成的電磁脈沖聲源，聲源級達到１０７分貝，輻射頻譜寬達２個倍頻程以上，重量、電耗比國際流行同類產品小得多。

本發明是屬于低頻寬帶聲源。

一般低頻段的寬帶聲源，能在傳播介質中激發出持續時間非常短的聲脈沖（典型為零點幾毫秒），輻射聲頻帶達1-2倍頻程以上。此類聲源中以電磁脈沖聲源的性能為最好，因為它安全可靠，信號重復性最好，并具有極佳的寬帶譜結構。其代表是美國專利3227，996，它是由一個環氧絕緣的銅帶繞成的盤形線圈和一塊復蓋在上的金屬板而組成，當線圈受到瞬時的電流激勵時，線圈產生的瞬變磁場會在金屬板中感應出渦流，由此而產生的洛侖茲力策動金屬板，使它向外運動，從而壓縮周圍介質，輻射出短促的聲脈沖，這種聲源特別適用于高分辨率的聲學測距系統。但是它存在缺點，整塊振動板被當作一個整體亦即剛性活塞來考慮，頻譜是寬了，但電聲轉換效率極低，尤其是在用小能量激勵換能器時，問題更突出，這是因為其電聲轉換效率和儲能量的一次方成正比。

本發明的目的是：提供一種新的設計方法，使得電磁脈沖換能器既具有足夠寬的頻帶（3分貝的典型帶寬達到1-2倍頻程）又有較高的電聲轉換效率。

本發明的要點是：將盤形線圈上復蓋的金屬振動板〔5〕，在其中間部位加工成圓形薄板，四周固定在基板〔2〕上，然后利用薄板的高價共振模式以提高電聲轉換效率，同時，利用參差調諧的方法，將策動力頻譜的主峰設計在薄板的高階共振頻率f₀₂和f₀₃之間，從而獲得3分貝典型帶寬達到1-2倍頻程的寬頻帶低頻脈沖聲源。

本發明的具體實施用附圖加以說明。

圖1是本發明一個電磁脈沖換能器的具體方案的正視圖和側視剖面圖。換能器包括線圈〔1〕。它是由同等寬度的銅帶和絕緣環氧帶緊密間繞而成的圓盤狀整體，并被環氧基板〔2〕所密封。〔3〕是線圈的引出電纜它和環氧基板〔2〕的水密籍助加工成波紋形的不銹鋼護套〔4〕保證。護套〔4〕比常規水聲換能器的杯形密封結構簡單得多，因此給減小換能器的體積重量提供了方便。〔5〕是厚硬鋁板加工而成的振動板，中間加工成圓形薄板，它用螺栓〔6〕和墊圈〔7〕緊壓在基板〔2〕上。〔8〕是O形圈或其它橡膠密封圈，用以保證〔2〕和〔5〕之間的水密。

本發明應用于高分辨地層剖面儀，能測量水底以下數十米的地層分層結構、理論分辨率可達0.1米數量級，相應的信號帶寬達6-8千赫。

圖1