[發明專利]一種低后輻射高頻換能器線陣

有效

• 申請號: 201811446490.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109633614B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 李海森;趙慧;徐超;陳明;李金慧;周兆興
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/521
• 分類號: G01S7/521
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種低后輻射高頻換能器線陣，屬于水聲換能器技術領域。本發明其結構包括壓電陶瓷條、背襯、硬質聚氨酯泡沫、聚氨酯橡膠，壓電陶瓷條為高度方向極化，沿長度方向布陣，壓電陶瓷條的背襯為混合高分子聚合物，混合高分子聚合物由環氧樹脂和去耦顆粒物按一定比例組合形成，壓電陶瓷條的輻射面高出背襯，背襯的背面粘接有鋸齒狀的硬質聚氨酯泡沫，低后輻射高頻換能器線陣整體采用聚氨酯橡膠包覆。本發明可以降低高頻換能器線陣的后輻射；可以增加高頻換能器線陣的垂直指向性開角；可以增大高頻換能器線陣的水下工作深度極限；結構簡單、裝配方便、簡潔，易于制作。

技術領域

本發明屬于水聲換能器技術領域，具體涉及一種低后輻射高頻換能器線陣。

背景技術

聲波是水媒質中唯一能夠遠距離傳輸的能量形式，到目前為止，水聲技術水下信息發送和獲取的唯一有效手段。水聲換能器作為水聲裝備與水中聲場信息交互的“窗口”，是水聲裝備信息發送和信息感知的關鍵部件。水聲換能器是聲納系統的核心部件，實現聲納電信號與水中聲信號的單向或雙向能量轉換，對聲納性能起著決定性的作用。

高頻換能器線陣是聲納系統中常用的一類換能器，電聲轉換元件為做厚度振動模式的壓電陶瓷條，具有結構簡單、水平指向性開角小的特點，其工作頻率通常在一百kHz至幾百kHz。高頻換能器線陣廣泛應用于多波束測深系統、多波束側掃系統等領域。

高頻換能器線陣的水平指向性開角是非常小的，應用在側掃聲納系統中時，其開角甚至小于1°，較小的角度可以讓側掃聲納系統獲得較高的目標分辨率。而垂直指向性的開角一般較大，可以讓側掃聲納系統獲得較大的觀察范圍。一般而言，聲納系統的觀察范圍是由換能器陣的指向性開角決定。由于側掃聲納通常都是直線形的，其橫向尺寸是遠遠小于長度方向尺寸的，因此要求換能器陣的橫向指向性開角旁瓣級要低，并且還要求換能器陣的后輻射要小，這樣可以減少聲波繞射，降低系統噪聲，提高圖像質量。

為了減少高頻換能器線陣后輻射，有很多的學者在換能器陣的內部結構設計上進行了很多的研究，得出了一些有益的結果，如背襯采用隔聲去耦的材料制作，但是隔聲去耦材料一般不能承受較大的靜壓，從而限制了換能器陣的耐靜水壓能力，進而使得側掃聲納不能在較深的海域工作。因此發明一種既能承受較高的耐靜水壓能力，又有非常低的后輻射換能器陣顯得非常重要。

對于一種降低高頻換能器陣后輻射的實現方法，目前沒有發現與本發明相同類技術存在，也沒有發現有同類方法在文件與文獻中存在。

發明內容

為了降低高頻換能器線陣后輻射，提高高頻換能器線陣的耐靜水壓能力，增加側掃聲納系統的工作水深，本發明提供了一種低后輻射高頻換能器線陣。

本發明的目的是這樣實現的：

一種低后輻射高頻換能器線陣，其結構包括壓電陶瓷條1、背襯2、硬質聚氨酯泡沫3、聚氨酯橡膠4，所述的壓電陶瓷條1的背襯2為混合高分子聚合物，混合高分子聚合物由環氧樹脂和去耦顆粒物形成，壓電陶瓷條1的輻射面高出背襯2，背襯2的背面粘接有鋸齒狀的硬質聚氨酯泡沫3，低后輻射高頻換能器線陣整體采用聚氨酯橡膠4包覆。

本發明還可以包括：

所述的壓電陶瓷條1與背襯2的高度差為工作頻率對應波長的四分之一。

所述的背襯2由環氧樹脂和玻璃微珠按重量比例為1：0.05組合而成，。

所述硬質聚氨酯泡沫3的鋸齒高度為工作頻率對應波長的2倍至3倍。

所述的壓電陶瓷條1為高度方向極化，沿長度方向布陣。

本發明的有益效果在于：