[發(fā)明專利]一種免負(fù)壓源低頻推挽調(diào)制流體聲源系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010214619.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113450749A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙云;曾旸;龔昌超;田章福;周鶴峰;高東寶;曾新吾;周澤民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G10K9/08
• 分類號(hào): G10K9/08;G10K9/18;G10K9/20
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發(fā)明提供了一種免負(fù)壓源低頻推挽調(diào)制流體聲源系統(tǒng)，其包括流體動(dòng)力源子系統(tǒng)和調(diào)制部件子系統(tǒng)。流體動(dòng)力源子系統(tǒng)包括負(fù)壓室、液體輸送裝置以及高壓室，負(fù)壓室、液體輸送裝置以及高壓室通過(guò)管道依次連接。調(diào)制部件子系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)子裝置以及定子裝置，轉(zhuǎn)子裝置和定子裝置相互貼合，轉(zhuǎn)子裝置對(duì)定子裝置間歇性的導(dǎo)通。用流體調(diào)制發(fā)聲，克服了固體強(qiáng)度約束引起的輻射聲強(qiáng)限制，實(shí)現(xiàn)了聲源尺寸的小型化，降低聲源工作帶寬內(nèi)頻響的不均勻性；通過(guò)內(nèi)外聯(lián)通實(shí)現(xiàn)向周圍介質(zhì)周期性的射出和吸入流量，使聲源內(nèi)外壓力平衡，滿足大海深工作需要；用一個(gè)液體輸送裝置在聲源內(nèi)部同時(shí)產(chǎn)生高壓區(qū)和負(fù)壓區(qū)，簡(jiǎn)化推挽調(diào)制的結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水聲換能器領(lǐng)域，尤其涉及一種免負(fù)壓源低頻推挽調(diào)制流體聲源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

低頻寬帶水聲換能器廣泛應(yīng)用于水聲通信、海洋地質(zhì)勘探、目標(biāo)探測(cè)與水聲對(duì)抗等。為了提高目標(biāo)與環(huán)境的探測(cè)或作用距離、獲取更多接收信息，實(shí)際應(yīng)用中希望換能器同時(shí)兼顧低頻、高聲強(qiáng)、大海深和寬帶的特點(diǎn)。具有此聲學(xué)特點(diǎn)的常見(jiàn)換能器一般通過(guò)壓電材料或磁致伸縮材料激勵(lì)固體結(jié)構(gòu)振動(dòng)而發(fā)聲。首先，固體結(jié)構(gòu)振動(dòng)實(shí)現(xiàn)寬帶方式主要是多模耦合，工作帶寬內(nèi)不均勻性較大。其次，振動(dòng)幅度受換能材料自身強(qiáng)度的限制，所產(chǎn)生聲波輻射強(qiáng)度的提高存在瓶頸。再次，換能器需包含耐壓結(jié)構(gòu)以適應(yīng)深海工作條件，聲源結(jié)構(gòu)與工藝復(fù)雜，成本較高且可靠性不足。此外，結(jié)構(gòu)振動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)低頻高效輻射，尺寸普遍較大，面臨安裝和使用的不便。

調(diào)制流體聲源通過(guò)對(duì)高壓流體(氣體或液體)的調(diào)制作用產(chǎn)生高強(qiáng)度壓力擾動(dòng)，進(jìn)而形成高聲強(qiáng)聲波輻射。所產(chǎn)生聲波的強(qiáng)度和頻率分別通過(guò)流體壓力和調(diào)制頻率控制，因而發(fā)聲頻率可在較寬的低頻頻段內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)制流體聲源換能效率一般在10％～30％左右。阻礙聲源效率提高的原因是發(fā)聲過(guò)程中，聲源出口流量在最大值到零之間變化，體積速度流量保持正值，大量的流體功率以類似直流分量的形式通過(guò)聲源而并未做功。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明提供一種免負(fù)壓源低頻推挽調(diào)制流體聲源系統(tǒng)，旨在解決無(wú)法突破聲源級(jí)限制且內(nèi)頻響均勻性差的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：一種免負(fù)壓源低頻推挽調(diào)制流體聲源系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括流體動(dòng)力源子系統(tǒng)和調(diào)制部件子系統(tǒng)；

所述流體動(dòng)力源子系統(tǒng)包括負(fù)壓室、液體輸送裝置以及高壓室，所述負(fù)壓室、所述液體輸送裝置以及所述高壓室通過(guò)管道依次連接；

所述調(diào)制部件子系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)子裝置以及定子裝置，所述轉(zhuǎn)子裝置和所述定子裝置相互貼合；

所述驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸與所述轉(zhuǎn)子裝置連接，以用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子裝置旋轉(zhuǎn)；

所述定子裝置上開(kāi)設(shè)有與所述負(fù)壓室的入口連通的第一開(kāi)孔以及與所述高壓室的出口連通的第二開(kāi)孔；

所述轉(zhuǎn)子裝置上開(kāi)設(shè)有與外部環(huán)境連通的至少一個(gè)第三開(kāi)孔，所述第三開(kāi)孔能夠分別與所述第一開(kāi)孔、所述第二開(kāi)孔間歇地連通；

所述負(fù)壓室和所述高壓室均形成為球狀結(jié)構(gòu)，所述球狀結(jié)構(gòu)的球壁均為彈性壁面。

可選地，所述液體輸送裝置為水泵，所述水泵的入口與所述負(fù)壓室的出口連接，所述水泵的出口與所述高壓室的入口連接。

可選地，所述液體輸送裝置為葉輪，所述葉輪與所述驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸連接，所述葉輪的入口與所述負(fù)壓室的出口連接，所述葉輪的出口與所述高壓室的入口連接。

可選地，所述轉(zhuǎn)子裝置為圓盤，所述圓盤上開(kāi)設(shè)有至少一個(gè)所述第三開(kāi)孔，至少一個(gè)所述第三開(kāi)孔依次間隔分布于同一個(gè)圓的圓周上，所述圓的中心與所述圓盤的旋轉(zhuǎn)中心重合，所述驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸與所述轉(zhuǎn)子裝置的連接點(diǎn)位于所述圓盤的旋轉(zhuǎn)中心。