[發明專利]一種高頻復合材料測速換能器

在審

• 申請號: 201910955100.2
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN110743770A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 夏雨;何春海;芮成江;謝華偉;殷宗亮;董可杰
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所九江分部
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;G01P1/00
• 代理公司: 11465 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 趙徐平

本發明公開了一種高頻復合材料測速換能器，包括壓電復合材料層、泡沫體、殼體、高溫導線和電纜；壓電復合材料層通過泡沫體固定于殼體內，壓電復合材料層通過高溫導線與電纜電性連接，電纜連接外部結構；能夠滿足寬帶編碼測速設備的帶寬需求，模態單一，發送電壓靈敏度和接收電壓靈敏度高，承受靜水壓能力超過1MPa，具有性能穩定、可靠性高的特點。

技術領域

本發明涉及水聲測速技術領域，更具體的說是涉及一種新型高頻復合材料測速換能器。

背景技術

測速換能器能夠實現電能-聲能的相互轉換，是測速、測深和測流設備的重要組成部分。在工程實踐過程中，測速換能器的多項性能指標直接影響聲學設備的整機性能，例如：換能器的耐靜水壓能力直接決定了聲學設備的耐靜水壓能力；換能器的帶寬決定了能否使用更復雜的調制信號；發送電壓響應和接收電壓/電流靈敏度決定了聲學設備的作用距離。所以，通過提高上述性能指標可以拓展水聲換能器的應用范圍。

但是，現有技術中的換能器多注重設計理念，實際使用價值低，僅能實現提高單一或某些性能指標，綜合使用性能差；或者工藝復雜，可靠性低，很難實際用于工程實踐。

因此，提高測速換能器的綜合性能以及實際應用價值是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種高頻復合材料測速換能器，滿足寬帶編碼測速設備的帶寬需求，模態單一，發送電壓響應和接收電壓靈敏度高，承受靜水壓能力超過1MPa，具有性能穩定、可靠性高的特點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高頻復合材料測速換能器，其特征在于，包括壓電復合材料層、泡沫體、殼體、高溫導線和電纜；所述壓電復合材料層通過所述泡沫體固定于所述殼體內，所述壓電復合材料層通過所述高溫導線與所述電纜電性連接，所述電纜連接外部結構。

優選的，所述壓電復合材料層、泡沫體和殼體通過硅膠粘接，并使用環氧樹脂膠填充縫隙。

優選的，所述壓電復合材料層依次由銀層、壓電陶瓷層和聚合物層連接而成；所述銀層和所述聚合物層分別與所述高溫導線連接。

優選的，所述壓電陶瓷層與所述聚合物層的體積比為(4～6):(4～6)，所述聚合物層由環氧樹脂和鎢粉混合制成。

上述優選技術方案的有益效果是，可以使壓電應變常數d₃₃和壓電電壓常數g₃₃趨于穩定，使所述測速換能器具有優良的發送電壓響應和接收電壓靈敏度。

優選的，所述壓電復合材料層的厚度為1.9mm，直徑為25mm。

優選的，所述泡沫體一側設置凹槽用于安裝所述壓電復合材料層，所述泡沫體的中心設置引線孔，所述泡沫體的邊緣設置走線槽，所述引線孔和走線槽內穿設所述高溫導線。

上述優選技術方案的有益效果是：泡沫體具有支撐和固定所述壓電復合材料層的作用，所述泡沫體具有吸收所述壓電復合材料層反向聲能的作用，所述泡沫體具有將所述壓電復合材料與所述殼體電氣絕緣的作用，所述泡沫體能夠承受最大2MPa的靜水壓力。

優選的，所述凹槽的直徑為26mm，所述中心走線孔的直徑為6mm，所述泡沫體的直徑為27mm。

優選的，所述泡沫體采用石油系中間相煙煤為碳源和發泡材料，硅粉為硅源，經高溫高壓發泡成型。

優選的，所述殼體上設置有殼體線槽、加固槽、“O”型圈槽和螺栓孔；所述殼體線槽設置于所述泡沫體原理所述壓電復合材料一側，所述殼體線槽內穿設所述高溫導線；所述殼體加固槽設置于所述殼體于外側，所述加固槽內添加黏附材料，從而增加透聲材料和殼體之間的粘附力；所述“O”型圈槽用于安裝“O”型圈，從而可以與所述螺栓孔配合，實現與外部設備水密連接。