[發(fā)明專利]一種超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011097812.4
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112216262A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳九匯;雷云中;王軻
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G10K11/00
• 分類號: G10K11/00;H04R1/28;H04R1/44;H04R9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 房鑫

1.一種超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：包括外殼以及設(shè)置在外殼內(nèi)部密封空間的電動式驅(qū)動元件以及超結(jié)構(gòu)輻射蓋板(3)，超結(jié)構(gòu)輻射蓋板(3)由基板以及固定在基板上的多個附加質(zhì)量單元組成，電動式驅(qū)動元件包括軟磁材料底座(12)，軟磁材料底座(12)上開設(shè)有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽當(dāng)中放置有永磁材料芯體(9)，由軟磁材料底座(12)頂部至永磁材料芯體(9)與軟磁材料底座(12)之間的縫隙插入安裝線圈骨架(7)，線圈骨架(7)上纏繞線圈(13)，軟磁材料底座(12)的中心掏空并設(shè)置有螺旋彈簧(11)，螺旋彈簧(11)通過連接件(4)與基板相連，所述的連接件(4)具有能夠與線圈骨架(7)固定的平板面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：每個附加質(zhì)量單元能夠在不同頻段局域共振發(fā)射中低頻聲波，通過多個附加質(zhì)量單元并列耦合的方式得到多個輻射聲壓級峰值，從而在中低頻范圍形成連續(xù)的聲發(fā)射寬帶，中低頻范圍包括30～5000Hz。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：通過降低基板的厚度降低等效剛度和固有頻率，在局域共振的作用下實(shí)現(xiàn)中低頻聲波發(fā)射，頻率范圍包括30～5000Hz。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：聲輻射頻段通過調(diào)節(jié)所述附加質(zhì)量單元的質(zhì)量在中低頻范圍進(jìn)行調(diào)整，中低頻范圍包括30～5000Hz。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：基板的彈性模量越小、厚度越小或面積越大，或附加質(zhì)量單元質(zhì)量越大、距離中心位置越遠(yuǎn)，其聲輻射頻率越低。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：所述的連接件(4)中心設(shè)置有凸起的螺柱，螺柱由基板的中心穿過并通過安裝緊固螺母(5)進(jìn)行固定連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：所述的外殼包括固定在換能器基座(14)上的后殼體(6)以及固定在后殼體(6)上的前殼體(1)，所述的基板與前殼體(1)之間粘接密封墊圈(2)，防止水介質(zhì)通過邊緣的間隙進(jìn)入換能器內(nèi)部。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：換能器基座(14)的尾端帶有螺紋，通過螺紋與外部氣泵的膠管聯(lián)結(jié)起來，從而為換能器結(jié)構(gòu)內(nèi)部提供壓力保障。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：所述的基板采用鋼板或鋁板，其彈性模量40GPa～200GPa，泊松比0.2～0.4，阻尼損耗因子為0.15～0.25；外殼采用剛性的鋁合金材料制成，其彈性模量為70GPa以上；根據(jù)聲輻射的下限頻率選取螺旋彈簧(11)的彈力參數(shù)，剛度越低則聲輻射的下限頻率越低，取值范圍為20000～30000N/mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)構(gòu)水聲發(fā)射換能器，其特征在于：所述的永磁材料芯體(9)采用釹鐵硼材料制成，所述的軟磁材料底座(12)采用電工純鐵材料制成。