[發(fā)明專利]一種新型壓電式聲學換能器

在審

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• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107846650A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 程甦;彭燕;潘傳武;唐才新;肖科;陳克堅;陳玲鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南賽能環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種換能器，尤其是一種新型壓電式聲學換能器。

背景技術(shù)

在目前的聲陣列信號處理系統(tǒng)中，多個聲學換能器按一定幾何形狀排列成一個平面陣。這些陣元一般是由收發(fā)合置的聲學換能器組成的。其基本工作原理是，聲換能器基陣利用相控陣原理向空中定向發(fā)射一定頻率范圍的脈沖聲波信號，并接收定向回波信號，經(jīng)過信號調(diào)理放大及濾波處理，送入AD采集以后，交由數(shù)字信號處理系統(tǒng)進行處理，提取出有用的回波信息，反演得到最后的結(jié)果。

聲學換能器基陣是聲陣列信號處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵設備，對系統(tǒng)探測性能的好壞起著舉足輕重的作用。為了保證聲學換能器基陣能夠滿足系統(tǒng)的使用要求，具備優(yōu)異的性能，對組成基陣的聲學換能器的性能特點有以下幾點特殊的要求：(1)換能器具有收、發(fā)兩用的功能特點，且要求在系統(tǒng)規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)，換能器的體積尺寸較小，滿足換能器組陣時必須符合最佳間距的要求；(2)換能器應具有較高的電聲或聲電轉(zhuǎn)換效率，即接收靈敏度和發(fā)射聲壓級均具有較高的性能特點；(3)換能器接收性能方面具有低本底噪聲的性能特點，以保證系統(tǒng)接收端能達到較高的信噪比。

總之為了提高聲學換能器基陣的技術(shù)性能，以保證系統(tǒng)能達到較高的測量性能，要求聲學換能器應具有體積尺寸小，工作頻率范圍寬，接收靈敏度高、噪聲低，發(fā)射聲壓級高等優(yōu)點。

目前國內(nèi)有關(guān)收發(fā)兩用換能器的研制和應用正處于從跟蹤、消化、吸收國外同類產(chǎn)品的先進技術(shù)向自主創(chuàng)新方向發(fā)展的過渡階段。在專用換能器技術(shù)方面，迄今為止國內(nèi)還沒有人研發(fā)此類收發(fā)兩用換能器產(chǎn)品，更談不上有特殊用途的成熟產(chǎn)品。

根據(jù)上述對聲學換能器的技術(shù)要求分析，目前有幾種基于不同工作原理的聲學換能器均具有收、發(fā)兩用的功能，例如有動圈式、動磁式、電磁式、電容式和壓電式換能器等。通過對這幾種類型換能器性能特點的對比分析，結(jié)合參照聲陣列信號處理系統(tǒng)對換能器性能的具體要求，得出壓電式換能器是能夠滿足目前使用的最佳方案選擇。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種新型壓電式聲學換能器，性能能夠很好的滿足系統(tǒng)對收發(fā)合置聲學換能器的要求，換能器的電聲性能指標也已經(jīng)達到先進水平。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種新型壓電式聲學換能器，包括外殼、支撐環(huán)、三疊片復合壓電換能組件、錐形振膜、聲學壓縮腔、號筒喉部出聲口、號筒和折疊式號筒輻射器；

所述外殼內(nèi)圍繞構(gòu)成一腔體結(jié)構(gòu)，所述腔體結(jié)構(gòu)的底壁上設有支撐環(huán)，所述支撐環(huán)上支撐設有三疊片復合壓電換能組件，所述三疊片復合壓電換能組件是由金屬薄片材料及其兩端的壓電陶瓷材料復合形成，所述三疊片復合壓電換能組件上設有錐形振膜且錐形振膜與所述腔體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)壁相接，所述錐形振膜與聲學壓縮腔相連通，所述聲學壓縮腔的上部與號筒喉部出聲口的一端相連通，所述號筒喉部出聲口的另一端與號筒相連通，所述號筒外罩設有折疊式號筒輻射器且折疊式號筒輻射器也相契設于外殼上。

優(yōu)選地，所述聲學壓縮腔為錐形。

優(yōu)選地，所述號筒為錐形。

優(yōu)選地，所述折疊式號筒輻射器的底部設置了若干個漏水孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明提供的一種新型壓電式聲學換能器，通過對換能元件、聲學元件的材料和結(jié)構(gòu)進行精心挑選和創(chuàng)新設計，充分發(fā)揮了壓電式換能器固有的性能特點和優(yōu)勢，更好地滿足了系統(tǒng)的使用要求；最終此新型壓電式換能器體積尺寸小，電聲轉(zhuǎn)換效率高，工作頻率范圍合適可控，接收噪聲低，信噪比高的優(yōu)點和特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1所示，一種新型壓電式聲學換能器，包括外殼1、支撐環(huán)2、三疊片復合壓電換能組件3、錐形振膜4、聲學壓縮腔5、號筒喉部出聲口6、號筒7和折疊式號筒輻射器8。

外殼1內(nèi)圍繞構(gòu)成一腔體結(jié)構(gòu)，腔體結(jié)構(gòu)的底壁上設有支撐環(huán)2，支撐環(huán)2上支撐設有三疊片復合壓電換能組件3，三疊片復合壓電換能組件3是由金屬薄片材料及其兩端的壓電陶瓷材料復合形成。

三疊片復合壓電換能組件3上設有錐形振膜4且錐形振膜4與腔體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)壁相接，錐形振膜4與聲學壓縮腔5相連通，聲學壓縮腔5為錐形，聲學壓縮腔5的上部與號筒喉部出聲口6的一端相連通，號筒喉部出聲口6的另一端與號筒7相連通。號筒7為錐形。

號筒7外罩設有折疊式號筒輻射器8且折疊式號筒輻射器8也相契設于外殼1上。折疊式號筒輻射器8的底部設置了若干個漏水孔。