[發明專利]一種復合式寬帶換能器

有效

• 申請號: 201810883960.5
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN110809213B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 劉慧生;莫喜平;崔斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04R1/22
• 分類號: H04R1/22;H04R1/44
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

本發明涉及一種復合式寬帶換能器，其包括：彎曲板(1)、若干第一壓電陶瓷片(2)和若干第一鈸(3)；若干第一壓電陶瓷片(2)固定連接彎曲板(1)的一側，且第一鈸(3)對應地固定連接第一壓電陶瓷片(2)之上；第一鈸(3)的中部與第一壓電陶瓷片(2)不直接接觸，且留有空間；利用復合結構的多模態實現較寬的帶寬，克服了傳統二疊片、三疊片式換能器和鈸式換能器帶寬窄的缺點；同時兼具二疊片、三疊片彎曲和鈸彎張振動的低頻、小尺寸、重量輕的特性。

技術領域

本發明屬于水聲技術領域，具體涉及一種復合式寬帶換能器。

背景技術

聲波是一種在液體、固體中遠距傳播的能量載體。利用聲信號在媒介中的傳播特性，人類可獲得液體、固體的相關特性信息，這為人類認識海洋、開發海洋、石油勘探等提供了一種有效手段。

換能器作為一種聲波信號產生的裝置，在水聲領域，有著重要的作用。而隨著人類對海洋等復雜環境領域研究的深入，對換能器的要求也在提高。如為了信息傳輸量的增大，抗多途效應，響應快等，都需要換能器的帶寬增加。

目前，傳統的低頻、小尺寸、重量輕的換能器包括如：二疊片式換能器、三疊片式換能器和鈸式換能器；

其中，如圖8所示，三疊片式換能器包括：彎曲板1、第一壓電陶瓷片2和第二壓電陶瓷片4；其中，第一壓電陶瓷片2和第二壓電陶瓷片4位于彎曲板1的兩側，；

二疊片式換能器包括：彎曲板1和第一壓電陶瓷片2；其中，第一壓電陶瓷片2位于彎曲板1的一側；即二疊片式換能器去除如圖8所示的第二壓電陶瓷4；

如圖9所示，鈸式換能器包括：第一壓電陶瓷2、第一鈸3和第二鈸5；第一鈸3和第二鈸5位于2彎曲板1的兩側。

但是，這些傳統的低頻、小尺寸、重量輕的換能器存在工作帶寬窄的缺陷，造成了其在水聲通信、測井等使用過程中波形起振慢、拖波長、信息傳輸慢、響應慢、獲取信息少、偏離諧振點源級衰減快等問題。增加該類換能器工作帶寬成為一個急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于，為解決現有的換能器存在上述缺陷，本發明提出了一種復合式寬帶換能器，其包括：彎曲板、若干第一壓電陶瓷片和若干第一鈸；若干第一壓電陶瓷片固定連接彎曲板的一側，且第一鈸對應地固定連接第一壓電陶瓷片之上；第一鈸的中部與第一壓電陶瓷片不直接接觸，且留有空間。

作為上述技術方案的改進之一，第一壓電陶瓷片固定彎曲板的一側形成的第一連接面涂覆環氧，通過定位施加預應力，粘結所述第一連接面，并在80℃烘箱中烘4小時以上。第一鈸對應地固定在第一壓電陶瓷片之上形成的第二連接面，通過定位施加預應力，粘結所述第二連接面，并在80℃烘箱中烘4小時以上。

作為上述技術方案的改進之一，第一壓電陶瓷片與第一鈸一一對應，且二者的個數相對。

作為上述技術方案的改進之一，第一壓電陶瓷片采用具有壓電性的功能性陶瓷材料，即非金屬材料制成，如PZT材料；彎曲板、第一鈸采用金屬或非金屬材質制成，三者的形狀均為圓形或矩形。

作為上述技術方案的改進之一，所述彎曲板和第一鈸的徑向開設若干放射狀窄縫。

作為上述技術方案的改進之一，所述復合式寬帶換能器還包括：若干第二壓電陶瓷片和若干第二鈸；若干第二壓電陶瓷片固定連接彎曲板的另一側，且與若干第一壓電陶瓷片相對稱；第二鈸固定連接在第二壓電陶瓷片之下，且與第一鈸相對稱；第二鈸的中部與第二壓電陶瓷片不直接接觸，且留有空間。

作為上述技術方案的改進之一，第二壓電陶瓷片與第二鈸一一對應，且二者的個數相對。

作為上述技術方案的改進之一，第二壓電陶瓷片具有壓電性的功能性陶瓷材料，即非金屬材料制成，如PZT材料；第二鈸采用金屬或非金屬材料制成，且二者的形狀均為圓形或矩形；其中，第二壓電陶瓷片與第一壓電陶瓷片的形狀相同，第二鈸與第一鈸的形狀相同。