[實用新型]溢流式彎張換能器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320754656.3
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN203552688U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 房晉洪;郭林發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 中船重工海聲科技有限公司
• 主分類號: G10K9/12
• 分類號: G10K9/12
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種具備深水工作能力的低頻大功率發(fā)射換能器，特別是一種溢流式彎張換能器。

背景技術(shù)

為了有效地實施遠(yuǎn)程探測，聲納系統(tǒng)使用的低頻發(fā)射換能器的工作頻帶已經(jīng)降低到100Hz～1kHz。在這個頻帶范圍內(nèi)，水聲換能器一般帶寬較窄、輻射阻較小，很難實現(xiàn)大功率、寬帶發(fā)射。大多低頻換能器都采用增大線性尺寸來獲得低頻性能，所以低頻發(fā)射換能器的體積、重量都很大，制作成本較高，同時給換能器組陣帶來不便。

在低頻領(lǐng)域，彎張換能器是低頻發(fā)射換能器中較重要的一類換能器，利用晶堆的縱向振動帶動殼條產(chǎn)生彎曲振動，同時具備縱振換能器和彎曲換能器的優(yōu)點。彎張換能器利用殼條的彎曲模態(tài)實現(xiàn)較低的頻率，能夠在相對較小的體積下實現(xiàn)大功率發(fā)射，獲得了更大的重視。但彎張換能器的深水性能較差，隨工作深度的增加，諧振頻率會變高。以700Hz彎張換能器為例，深度100米時，其頻率會上升至1000Hz左右，偏離預(yù)定工作頻段，導(dǎo)致無法使用。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種溢流式彎張換能器，采用溢流結(jié)構(gòu)形式的實現(xiàn)，使得溢流式彎張換能器具備深水工作的能力，換能器的性能不隨水下工作深度的變換而變化。換能器采用殼條彎曲振動模態(tài)，實現(xiàn)低頻工作。換能器腔體內(nèi)采用耐壓材料進(jìn)行填充，提高了換能器的電聲效率，實現(xiàn)大功率發(fā)射性能。

本實用新型采取的技術(shù)方案為：溢流式彎張換能器，包括上端蓋、下端蓋、第一弧形半殼、第二弧形半殼，第一弧形半殼兩端分別與上端蓋一端、下端蓋一端固定安裝，第二弧形半殼兩端分別與上端蓋另一端、下端蓋另一端固定安裝；所述上端蓋、下端蓋、第一弧形半殼、第二弧形半殼構(gòu)成一個弧形諧振腔；所述弧形諧振腔內(nèi)設(shè)有耐壓材料，耐壓材料內(nèi)設(shè)有晶堆，應(yīng)力桿穿過晶堆，應(yīng)力桿兩端分別連接上端蓋、下端蓋；所述弧形諧振腔開設(shè)有用于溢流水的間隙。

所述第一弧形半殼、第二弧形半殼分別由：多個弧形殼條單元構(gòu)成，多個弧形殼條單元之間設(shè)有間隙。

所述晶堆為水密處理后的晶堆。

所述上端蓋、下端蓋采用耐海水不銹鋼材料制作。

所述弧形殼條單元采用耐海水不銹鋼材料制作。

所述耐壓材料采用硬質(zhì)泡沫塑料。

本實用新型一種溢流式彎張換能器，有益效果如下：

1、端蓋、弧形殼條單元采用耐海水不銹鋼，水可以從殼條間隙進(jìn)入換能器內(nèi)部，形成溢流形式。溢流結(jié)構(gòu)形式使換能器具備了深水工作能力。采用硬質(zhì)泡沫塑料作為耐壓順性材料，使換能器在溢流狀態(tài)下有較高的電聲性能。

2、溢流式結(jié)構(gòu)的彎張換能器受周圍壓力影響較小，可以實現(xiàn)深水工作。同時弧形諧振腔能構(gòu)成一個最基本的聲振動系統(tǒng)。先由電激勵有源材料，使其輻射聲波，聲波經(jīng)由諧振腔輻射到遠(yuǎn)場，由于諧振頻腔率通常遠(yuǎn)低于激勵源本身的諧振頻率，因此在這一過程中諧振腔對低頻段的聲信號進(jìn)行放大，進(jìn)一步實現(xiàn)換能器的低頻特性。

3、溢流結(jié)構(gòu)形式的實現(xiàn)，使得溢流式彎張換能器具備深水工作的能力，換能器的性能不隨水下工作深度的變換而變化。換能器采用弧形殼條單元振動模態(tài)，實現(xiàn)低頻工作。換能器腔體內(nèi)采用硬質(zhì)泡沫塑料進(jìn)行填充，提高了換能器的電聲效率，實現(xiàn)大功率發(fā)射性能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明：

圖1是本實用新型一種溢流式彎張換能器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是彎張換能器等效電路圖。

圖3是Ⅳ型彎張換能器等效電路。

圖4是Ⅰ型彎張換能器等效電路。

圖5是本實用新型弧形殼條單元振動的邊界條件示意圖。

圖6為Helmholtz諧振腔示意圖。

圖7為Helmholtz諧振腔等效電路圖。

圖8為液腔式彎張換能器等效電路圖。

具體實施方式

如圖1所示，溢流式彎張換能器，包括上端蓋1、下端蓋2、第一弧形半殼3、第二弧形半殼4，第一弧形半殼3兩端分別與上端蓋1一端、下端蓋2一端固定安裝，第二弧形半殼4兩端分別與上端蓋1另一端、下端蓋2另一端固定安裝。所述上端蓋1、下端蓋2、第一弧形半殼3、第二弧形半殼4構(gòu)成一個弧形諧振腔。所述弧形諧振腔內(nèi)設(shè)有耐壓材料5，耐壓材料5內(nèi)設(shè)有晶堆6，應(yīng)力桿8穿過晶堆6，應(yīng)力桿8兩端分別連接上端蓋1、下端蓋2。所述弧形諧振腔開設(shè)有用于溢流水的間隙。上端蓋1固定連接電纜頭7。

所述第一弧形半殼3、第二弧形半殼4分別由：多個弧形殼條單元構(gòu)成，多個弧形殼條單元之間設(shè)有間隙。水可以從間隙進(jìn)入溢流式彎張換能器內(nèi)部，形成溢流形式。