[其他]15KHZ-25KHZ水聲標準發射換能器

無效

• 申請號: 85200255
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85200255U
• 公開（公告）日: 1986-01-01
• 發明（設計）人: 華明龍
• 申請（專利權）人: 南京工學院
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00;H04R1/44;H01L41/18
• 代理公司: 南京工學院專利事務所
• 代理人: 張寧馨

本發明屬于水聲和水下噪聲聲學換能器。

一般的標準水聲發射換能器的輻射聲壓頻率響應曲線是向上升的傾斜線。例如丹麥B.K公司8100型8103型標準測量水聽器的輻射聲壓頻率響應曲線典型地說明了是一個單峰形曲線，曲線峰點的頻率，即是諧振頻率，其主要原因是一般水聲換能器的設計都是工作在單一振動模式上，即設計壓電元件時，將它的各種振動模式的諧振頻率錯開很遠。

本發明的目的是制造一種適于水聲實驗室及水下噪聲試驗場應用的標準水聲發射換能器。在常用的頻率范圍15KHZ－25KHZ內輻射聲壓頻率響應曲線平坦均勻、水平方向性均勻、垂直方向性開角比較大的標準水聲輻射聲源。它的用途可以作為水聲實驗室互易校準時的互易換能器，作比較法校準其它被測水聽器的發射聲源，作魚雷檢驗時的模擬噪聲源，作海上水聲測量時的標準水下聲源等等。

本發明是利用PZT－4薄壁陶瓷短圓管來作成短圓柱形水聲換能器。這樣就可以滿足方向性要求。壓電陶瓷短圓管內壁和外壁為銀層電極，徑向極化。徑向極化的壓電陶瓷圓管在電場E₃的作用下，在徑向均勻輻射聲能的情況下，壓電方程為：

S₁＝S^E₁₁T₁＋S^E₁₂T₂＋S^E₁₃T₃＋d₃₁E₃

S₂＝S^E₁₂T₁＋S^E₁₁T₂＋S^E₁₃T₃＋d₃₁E₃（1）

S₃＝S^E₁₃T₁＋S^E₁₃T₂＋S^E₃₃T₃＋d₃₃E₃

其中：1－軸向，2－周向（切向），3－徑向（壁厚）。

S₁，S₂，S₃－沿軸向，周向，壁厚（徑向）的應變。

S^E－壓電陶瓷材料的柔性系數，S^E₁₁＝S^E₂₂，

S^E₁₃＝S^E₂₃＝S^E₃₁＝S^E₃₂。

T₁，T₂，T₃－正應力。

d₃₁d₃₃－壓電系數，d₃₁＝d₃₂。

E₃－沿壁厚方向的電場強度。

在電聲轉換線性變化的情況下（換能器的工作情況一般都必須滿足線性的條件），（1）式可以分解為三個部分：

其中

（2）式、（3）式、（4）式相加就等于（1）式，這符合線性壓電效應的原理。

（2）式中的d₃₁E₃代表軸向壓電應變，它所引起的振動，即為軸向振動模式，軸向振動模式的諧振頻率即為圓管的縱向諧振頻率f₁

f₁＝ (C)/(2l) （6）

C－壓電陶瓷圓管材料中的聲速，（7）

l－壓電陶瓷圓管的長度。ρ－壓電陶瓷的密度。