[发明专利]声纳系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种声纳系统，尤其涉及一种主动声纳系统。

背景技术

声纳系统是采用声波进行探测的装置。声纳系统在汽车监视器、鱼雷定位、水中探测等领域有着广泛应用。由于光和电磁波在水中衰减很快，而声波衰减较慢，所以声纳系统成为水下监视使用的主要技术，用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪。

按工作方式声纳系统可以分为主动声纳系统和被动声纳系统。主动声纳系统指声纳系统主动发射声波″照射″目标，而后接收水中目标反射的回波以测定目标的参数。被动声呐系统指声呐系统被动接收舰船等水中目标产生的辐射噪声和水声设备发射的信号，以测定目标的方位。

主动声纳系统一般由发射基阵、接收基阵、电子机柜和辅助设备四部分组成。其中，发射基阵和接收基阵分别包括多个换能器，由多个换能器以一定几何图形排列组合而成，其外形通常为球形、柱形、平板形或线列行。电子机柜一般有发射、接收、显示和控制等系统。辅助设备包括电源设备，连接电缆，水下接线箱和增音机，与发射基阵或接收基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置，以及声纳导流罩等。

换能器是发射基阵及接收基阵中的重要器件，它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。换能器有两个用途：一是在水下发射声波，称为“发射换能器”，相当于空气中的扬声器；二是在水下接收声波，称为“接收换能器”，相当于空气中的传声器(俗称“麦克风”或“话筒”)。发射基阵包括发射换能器阵列，接收基阵包括接收换能器阵列。

传统换能器的工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。目前，常用的换能器为由压电陶瓷制备的压电换能器、由稀土合金制备的超磁致伸缩换能器以及由铁电体材料制备的电致伸缩换能器。然而，上述换能器通常需要电场或磁场才能够工作，所以需要专门提供电场或磁场的原件，导致采用该换能器的声纳系统结构复杂。而且上述换能器采用压电陶瓷，稀土合金或铁电体材料制备，导致采用该换能器的声纳系统重量较大。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种结构简单且重量较小的声纳系统。

一种声纳系统，其包括：至少一发射基阵用于发射声波；至少一接收基阵用于接收声波；以及一电子机柜用于控制所述发射基阵和接收基阵工作，其中，所述发射基阵包括至少一碳纳米管换能器，所述碳纳米管换能器包括：一发声元件，该发声元件包括一碳纳米管结构；以及至少两个间隔设置的电极，且该至少两个电极与所述发声元件电连接。

一种声纳系统，其包括：至少一发射基阵用于发射声波；至少一接收基阵用于接收声波；以及一电子机柜用于控制所述发射基阵和接收基阵工作，其中，所述发射基阵包括：一绝缘基底；多个行电极与多个列电极设置于绝缘基底的表面，该多个行电极与多个列电极相互交叉设置，每两个相邻的行电极与每两个相邻的列电极形成一个网格，且行电极与列电极之间电绝缘；以及多个碳纳米管换能器，每个碳纳米管换能器对应一个网格设置，每个碳纳米管换能器包括：一第一电极、一第二电极和一发声元件；所述第一电极与第二电极绝缘间隔设置于所述每个网格中，且分别与所述行电极和列电极电连接；所述发声元件与所述第一电极和第二电极电连接，且所述发声元件包括一碳纳米管结构。

相较于现有技术，本发明提供的采用碳纳米管换能器作为发射基阵的声纳系统中，碳纳米管换能器通过热声效应发声，无需专门提供电场或磁场的原件，所以采用该碳纳米管换能器的声纳系统结构简单，且重量较轻。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的声纳系统的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的声纳系统的平面发射换能器的结构示意图。

图3为本发明第一实施例提供的声纳系统采用的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图4为本发明第一实施例的声纳系统采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图5为本发明第一实施例的声纳系统采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。

图6为图2的平面发射换能器在空气中的频率响应特性曲线。

图7为图2的平面发射换能器在水中的频率响应特性曲线。

图8为本发明第一实施例提供的声纳系统的立体发射换能器的结构示意图。

图9为本发明第一实施例提供的声纳系统的方框图。

图10为本发明第二实施例的声纳系统的结构示意图。

图11为本发明第二实施例提供的声纳系统的发射基阵的俯视图。

图12为沿图11中XII-XII线的剖面图。

具体实施方式