[實(shí)用新型]一種具有低瞬態(tài)響應(yīng)的高頻寬帶水聲發(fā)射器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920202067.8
• 申請(qǐng)日: 2009-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201589860U
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王世全;黃勇軍;李建成;唐軍;仲林建;鐘琴琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所
• 主分類號(hào): G01S7/52
• 分類號(hào): G01S7/52;G01S7/521;G01H3/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及水聲發(fā)射器，更具體說(shuō)，它涉及一種具有低瞬態(tài)響應(yīng)的高頻寬帶水聲發(fā)射器。

背景技術(shù)

水聲發(fā)射器是一種電聲轉(zhuǎn)換器件。當(dāng)電信號(hào)激勵(lì)換能器的敏感元件時(shí)，敏感元件由于自身的壓電效應(yīng)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)通過(guò)介質(zhì)的耦合，從而將振動(dòng)以聲波的形式傳遞，完成電聲轉(zhuǎn)換。在聲學(xué)測(cè)量過(guò)程中，比如水聽(tīng)器校準(zhǔn)等，需要發(fā)射聲源，發(fā)射器一般是具有一定的指向性的，因此發(fā)射器一般設(shè)計(jì)成平面結(jié)構(gòu)，通常的設(shè)計(jì)是采用一片整片敏感元件作為有源部分，其工作模式往往是單一諧振頻率工作的模式，工作帶寬比較窄，在水聽(tīng)器寬頻校準(zhǔn)測(cè)試過(guò)程中需要頻繁更換發(fā)射器，以滿足校準(zhǔn)的頻段需求，這就給校準(zhǔn)測(cè)試工作帶來(lái)了極大的不便利。另外，高頻測(cè)試一般在尺寸較小的水槽中開(kāi)展，為了減小混響以及水槽壁反射的影響，發(fā)射信號(hào)采用脈沖填充波，這要求發(fā)射器的Q值要比較低，一方面使得發(fā)射器在盡量短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，另一方面降低了發(fā)射器的余振效應(yīng)。顯然，單頻工作模式的發(fā)射器是不能滿足需求的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了一種有源部分由若干立柱型敏感元件與去耦定位結(jié)構(gòu)拼嵌而成，輻射面貼附匹配層，非輻射面貼附高阻抗背襯材料的發(fā)射器，具有工作帶寬寬，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)低的顯著特點(diǎn)，并且能耐受一定的水壓，具有良好的抗干擾性能和時(shí)間穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。這種具有低瞬態(tài)響應(yīng)的高頻寬帶水聲發(fā)射器，主要包括敏感元件、去耦定位結(jié)構(gòu)、絕緣去耦板、高阻抗背襯、聲學(xué)匹配層、防水透聲層、金屬外殼、適配電纜，所述敏感元件與去耦定位結(jié)構(gòu)的定位孔相配合，敏感元件工作面一側(cè)貼附聲學(xué)匹配層，立柱型敏感元件非工作面一側(cè)貼附高阻抗背襯，所述敏感元件、去耦定位結(jié)構(gòu)、高阻抗背襯和聲學(xué)匹配層整體設(shè)置于金屬外殼內(nèi)，金屬外殼的開(kāi)口端灌注有防水透聲層。

作為優(yōu)選：所述敏感元件為至少一個(gè)。

作為優(yōu)選：敏感元件為立柱型結(jié)構(gòu)且?guī)缀纬叽缦嗤舾性挪汲申嚵行问健?/p>

作為優(yōu)選：敏感元件相互之間的電連接為并聯(lián)方式，電信號(hào)激勵(lì)時(shí)敏感元件同相工作。

作為優(yōu)選：高阻抗背襯由環(huán)氧樹(shù)脂和鎢粉組成。

作為優(yōu)選：聲學(xué)匹配層的厚度為聲波波長(zhǎng)的1/4，聲學(xué)匹配層的聲阻抗介于敏感元件和防水透聲層聲阻抗之間的。

作為優(yōu)選：防水透聲層采用直接灌注工藝形成，防水透聲層的聲阻抗與水介質(zhì)的聲阻抗接近。

作為優(yōu)選：適配電纜選用帶屏蔽層的低衰減的水密電纜。

作為優(yōu)選：絕緣去耦板為對(duì)金屬外殼絕緣，并且能有效隔離振動(dòng)跟金屬外殼之間耦合的電絕緣去耦材料。

本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)有源部分由若干立柱型敏感元件和去耦定位結(jié)構(gòu)拼嵌而成，各敏感元件可并聯(lián)工作，或根據(jù)需要進(jìn)行特殊連接。并且可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)決定敏感元件的有效面積，使得設(shè)計(jì)更為靈活。

(2)采用敏感元件與去耦定位結(jié)構(gòu)復(fù)合的模式，大大降低了由于單純使用敏感元件所引入的很高的特性阻抗，使得聲學(xué)匹配層的設(shè)計(jì)更加容易實(shí)現(xiàn)，并且由于降低了阻抗，與水介質(zhì)的耦合性變好，聲波的穿透效率更高。

(3)采用聲學(xué)匹配層，顯著地增加了發(fā)射器的工作帶寬，其所起到的阻抗過(guò)渡作用提高了聲波的透射效率。

(4)高阻抗的背襯，有效地降低了發(fā)射器的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間和余振，對(duì)增加發(fā)射器工作帶寬起到了重要作用。

(5)金屬外殼，可以有效保護(hù)發(fā)射器免于空氣和水介質(zhì)的侵蝕，并且保障發(fā)射器可承受較大的壓力，同時(shí)可以對(duì)一些干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽。借助于金屬外殼，無(wú)需灌注模具，可直接對(duì)發(fā)射器表面進(jìn)行灌注密封。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為有源振動(dòng)部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為有源振動(dòng)部分俯視圖；

圖4為適配電纜結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的爆炸圖；

附圖標(biāo)記說(shuō)明：敏感元件1；去耦定位結(jié)構(gòu)2；高阻抗背襯3；聲學(xué)匹配層4；防水透聲層5；金屬外殼6；適配電纜7；絕緣去耦板8；電纜頭9；O型密封圈10；螺釘11；出線孔12。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。雖然本實(shí)用新型將結(jié)合較佳實(shí)施例進(jìn)行描述，但應(yīng)知道，并不表示本實(shí)用新型限制在所述實(shí)施例中。相反，本實(shí)用新型將涵蓋可包含在有附后權(quán)利要求書限定的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的替換物、改進(jìn)型和等同物。