[實用新型]數字式水聲換能器單元、陣列、裝置

有效

• 申請號: 201721571240.2
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN207505119U
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 安峰巖;劉碧龍
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H04R1/44
• 分類號: H04R1/44;H04R9/06;H04R9/02
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 嚴歡

本實用新型涉及一種數字式水聲換能器單元，一所述外壁兩端面均設一密封膜，各活塞輻射面均固定于密封膜的內側面，活塞輻射面通過彈性件固定于外壁上，兩活塞輻射面通過一連接桿連接并固定；一永磁體固定于活塞輻射面的內側面上，永磁體與活塞輻射面接觸的一面具有相同的極性；鐵芯的中間具有一通孔，連接桿貫穿通孔，線圈繞設于鐵芯的外側面，電磁鐵通過固定連接件固定于外壁上，鐵芯的端面與永磁體的位置相對應，換能器單元的內部充滿油性液體。本實用新型還涉及一種數字式低頻寬帶水聲換能器單元陣列、裝置。本實用新型的優點在于提供一種體積小、重量輕、功耗低的數字式水聲換能器單元、陣列、裝置，可實現水下低頻大功率聲輻射。

技術領域

本實用新型屬于水聲換能器技術領域，具體涉及一種數字式水聲換能器單元、陣列、裝置。

背景技術

聲波是唯一已知的能夠在水下遠距離傳播的信息載體，聲學方法是水下探測、測量、目標識別及定位、海洋地質勘探等諸多領域的主要手段，其應用日益深入。隨著現代水聲技術的發展，在一些領域中聲波的低端工作頻率已延伸至一百赫茲以下的甚低頻段，因此作為水聲技術得以實施的必要工具，低頻寬帶水聲換能器、尤其是發射換能器的研制具有重要意義和價值。

傳統的水下低頻聲輻射換能器主要有溢流式圓環換能器、多模彎張換能器、電動式換能器等等。為了達到較高的低頻聲輻射能力，這些換能器一般具有較大的體積、重量及損耗功率，并需要能夠輸出大幅度模擬信號的大功率功放進行驅動，使用期間損壞率高、長期工作可靠性較差。同時，受換能器自身物理非線性的影響，輻射的低頻聲波可能含有較高的失真，這在某些場合下可能產生較大的負面影響，例如主動控制領域。目前，水聲領域仍然缺乏體積小、重量輕、功耗低的低頻寬帶換能器，其應用需求十分迫切。

數字式換能器是一種新型的聲學器件，目前主要應用于空氣揚聲器領域，其設計思路主要有兩種：其一，改變功率放大器的驅動形式，直接輸出0和1的數字信號驅動原有的發聲器件，例如公開號為CN101986721A的中國專利《全數字式揚聲器裝置》；其二，改變發聲器件的物理結構，使其工作時在0和1兩個位置不斷切換，形成數字式單元，并利用多個單元形成陣列完成多比特數字信號的發聲，例如公開號為CN101558660的中國專利《用于產生壓強波的裝置和方法》及相關國際專利。數字式空氣揚聲器具有更低的功耗和更好的聲品質，是該領域發展的主要方向之一，但由于空氣和水的介質差異性較大，現有的設計結構和方法并不能應用于水聲領域。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種數字式水聲換能器單元，是一種能用應用于水下數字式發聲的水聲換能器單元，且體積小、重量輕、功耗低。

本實用新型通過以下技術方案一解決上述技術問題：

技術方案一：

一種數字式水聲換能器單元，包括一外壁、兩活塞輻射面、兩永磁體以及由鐵芯和線圈構成的一電磁鐵；所述外壁兩端面均設有一密封膜，各所述活塞輻射面均固定于所述密封膜的內側面且一一對應設置，所述活塞輻射面通過彈性件固定于所述外壁上，所述兩活塞輻射面通過一連接桿連接并固定；所述永磁體固定于所述活塞輻射面的內側面上且一一對應設置，所述永磁體與所述活塞輻射面接觸的一面具有相同的極性；所述鐵芯的中間具有一通孔，所述連接桿貫穿所述通孔，所述線圈繞設于所述鐵芯的外側面，所述線圈兩端部的導線穿出外壁，形成所述換能器單元的輸入接口；所述電磁鐵通過固定連接件固定于所述外壁上，所述鐵芯的端面與所述永磁體的位置相對應，在平衡位置下，所述鐵芯的兩個端面與兩側永磁體之間的距離保持一致；所述換能器單元的內部充滿油性液體。

更優地，所述彈性件為板簧。

更優地，所述鐵芯的兩個端面均設有軟墊。

更優地，所述外壁為一圓筒結構，所述活塞輻射面設于所述密封膜的內側面中心位置，所述連接桿連接并固定所述活塞輻射面的中心位置。

更優地，所述永磁體為整體的環狀結構或離散的塊狀結構。