[發明專利]一種可調節阻抗的縱向振動換能器

在審

• 申請號: 201811220416.9
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109351579A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 劉漢文;高峰
• 申請（專利權）人: 海鷹企業集團有限責任公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發明公開一種可調節阻抗的縱向振動換能器，用于低頻相控陣多普勒計程儀聲基陣，屬于換能器技術領域。所述可調節阻抗的縱向振動換能器包括多片壓電陶瓷，各片壓電陶瓷之間通過高分子膠黏劑串聯膠合；在頂部的壓電陶瓷上設有前蓋板，在底部的壓電陶瓷上設有后蓋板。本發明可實現同等體積下縱向振動換能器的諧振頻率、發射響應、接收靈敏度與傳統縱向換能器相當；滿足了設備戰技要求，實現了降低激勵功放輸出電流的作用，減輕傳輸電纜的壓力和發熱量，提高設備可靠性；而且通過優化串聯壓電陶瓷的尺寸和個數，可實現子陣阻抗一定范圍內調節，適應不同功放使用。該方法簡易、可靠和效果明顯，且串聯結構的縱向換能器制作簡易、方便。

技術領域

本發明涉及換能器技術領域，特別涉及一種可調節阻抗的縱向振動換能器。

背景技術

低頻相控陣多普勒計程儀是艦船或水下潛器自主導航設備之一。采用一個平面基陣即可進行相控發射和接收，一個收發共用陣可完成多個定向波束的形成。該平面陣中的基元數一般在1000個左右，為滿足艦船或水下潛器在大深度海域自主導航，聲基陣工作頻率一般不會超過30kHz，同樣的波束開角，工作頻率越低，作用距離越遠，但聲基陣孔徑也相應越大。綜合作用距離以及安裝空間要求，聲基陣直徑一般控制早直徑從1000mm~1500mm不等，頻率為10kHz~30kHz范圍。在此頻段，按照常規手段，1000多個換能器陣元一般采用縱向振動模式。每個陣元作為一個振動單元，與周圍八個陣元分屬于不同的子陣，整個基陣共分為X和Y兩個方向共8個子陣，平均下來每個子陣至少120多個縱向振動模式的縱向振動換能器。

縱向振動換能器一般采用多個壓電陶瓷并聯，再在前后加上前蓋板（輻射面）和后蓋板（尾質量），通過預應力螺桿連接。此種方式比較適合作為大功率發射換能器，但是由于所有有源器件——壓電陶瓷全部并聯，單個換能器的阻抗很低，50歐姆左右，當將每個子陣中120個換能器全部并聯時，子陣阻抗變為2歐姆左右，按照一般施加100伏有效值電壓計算，激勵每個子陣的功放需提供50A的電流。這么高輸出的電流對功放設計以及傳輸電纜選型均帶來困難，實際應用中，往往通過犧牲設備戰技指標，保證功放的長期可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可調節阻抗的縱向振動換能器，以達到降低激勵功放輸出電流的作用，減輕傳輸電纜的壓力和發熱量，提高設備可靠性。

為解決上述技術問題，本發明提供一種可調節阻抗的縱向振動換能器，用于低頻相控陣多普勒計程儀聲基陣，所述可調節阻抗的縱向振動換能器包括：

多片壓電陶瓷，各片壓電陶瓷之間通過高分子膠黏劑串聯膠合；

在頂部的壓電陶瓷上設有前蓋板，在底部的壓電陶瓷上設有后蓋板。

可選的，所述前蓋板和所述后蓋板均通過高分子膠黏劑與壓電陶瓷膠合。

可選的，所述低頻相控陣多普勒計程儀聲基陣還包括輻射板，所述可調節阻抗的縱向振動換能器設置在所述輻射板上。

在本發明中提供了一種可調節阻抗的縱向振動換能器，用于低頻相控陣多普勒計程儀聲基陣。所述可調節阻抗的縱向振動換能器包括多片壓電陶瓷，各片壓電陶瓷之間通過高分子膠黏劑串聯膠合；在頂部的壓電陶瓷上設有前蓋板，在底部的壓電陶瓷上設有后蓋板。本發明可實現同等體積下縱向振動換能器的諧振頻率、發射響應、接收靈敏度與傳統縱向換能器相當；滿足了設備戰技要求，實現了降低激勵功放輸出電流的作用，減輕傳輸電纜的壓力和發熱量，提高設備可靠性；而且通過優化串聯壓電陶瓷的尺寸和個數，可實現子陣阻抗一定范圍內調節，適應不同功放使用。該方法簡易、可靠和效果明顯，且串聯結構的縱向換能器制作簡易、方便。

附圖說明

圖1是本發明提供的可調節阻抗的縱向振動換能器的結構示意圖；

圖2是低頻相控陣多普勒計程儀聲基陣的結構示意圖。

具體實施方式