[实用新型]一种具有低瞬态响应的高频宽带水声发射器

说明书

技术领域

本实用新型涉及水声发射器，更具体说，它涉及一种具有低瞬态响应的高频宽带水声发射器。

背景技术

水声发射器是一种电声转换器件。当电信号激励换能器的敏感元件时，敏感元件由于自身的压电效应，将电信号转换为机械振动，机械振动通过介质的耦合，从而将振动以声波的形式传递，完成电声转换。在声学测量过程中，比如水听器校准等，需要发射声源，发射器一般是具有一定的指向性的，因此发射器一般设计成平面结构，通常的设计是采用一片整片敏感元件作为有源部分，其工作模式往往是单一谐振频率工作的模式，工作带宽比较窄，在水听器宽频校准测试过程中需要频繁更换发射器，以满足校准的频段需求，这就给校准测试工作带来了极大的不便利。另外，高频测试一般在尺寸较小的水槽中开展，为了减小混响以及水槽壁反射的影响，发射信号采用脉冲填充波，这要求发射器的Q值要比较低，一方面使得发射器在尽量短的时间内达到稳态，另一方面降低了发射器的余振效应。显然，单频工作模式的发射器是不能满足需求的。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提出了一种有源部分由若干立柱型敏感元件与去耦定位结构拼嵌而成，辐射面贴附匹配层，非辐射面贴附高阻抗背衬材料的发射器，具有工作带宽宽，瞬态响应时间短，机械品质因数低的显著特点，并且能耐受一定的水压，具有良好的抗干扰性能和时间稳定性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。这种具有低瞬态响应的高频宽带水声发射器，主要包括敏感元件、去耦定位结构、绝缘去耦板、高阻抗背衬、声学匹配层、防水透声层、金属外壳、适配电缆，所述敏感元件与去耦定位结构的定位孔相配合，敏感元件工作面一侧贴附声学匹配层，立柱型敏感元件非工作面一侧贴附高阻抗背衬，所述敏感元件、去耦定位结构、高阻抗背衬和声学匹配层整体设置于金属外壳内，金属外壳的开口端灌注有防水透声层。

作为优选：所述敏感元件为至少一个。

作为优选：敏感元件为立柱型结构且几何尺寸相同，敏感元件排布成阵列形式。

作为优选：敏感元件相互之间的电连接为并联方式，电信号激励时敏感元件同相工作。

作为优选：高阻抗背衬由环氧树脂和钨粉组成。

作为优选：声学匹配层的厚度为声波波长的1/4，声学匹配层的声阻抗介于敏感元件和防水透声层声阻抗之间的。

作为优选：防水透声层采用直接灌注工艺形成，防水透声层的声阻抗与水介质的声阻抗接近。

作为优选：适配电缆选用带屏蔽层的低衰减的水密电缆。

作为优选：绝缘去耦板为对金属外壳绝缘，并且能有效隔离振动跟金属外壳之间耦合的电绝缘去耦材料。

本实用新型的有益效果是：

(1)有源部分由若干立柱型敏感元件和去耦定位结构拼嵌而成，各敏感元件可并联工作，或根据需要进行特殊连接。并且可以根据设计要求来决定敏感元件的有效面积，使得设计更为灵活。

(2)采用敏感元件与去耦定位结构复合的模式，大大降低了由于单纯使用敏感元件所引入的很高的特性阻抗，使得声学匹配层的设计更加容易实现，并且由于降低了阻抗，与水介质的耦合性变好，声波的穿透效率更高。

(3)采用声学匹配层，显著地增加了发射器的工作带宽，其所起到的阻抗过渡作用提高了声波的透射效率。

(4)高阻抗的背衬，有效地降低了发射器的瞬态响应时间和余振，对增加发射器工作带宽起到了重要作用。

(5)金属外壳，可以有效保护发射器免于空气和水介质的侵蚀，并且保障发射器可承受较大的压力，同时可以对一些干扰信号进行屏蔽。借助于金属外壳，无需灌注模具，可直接对发射器表面进行灌注密封。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图；

图2为有源振动部分结构示意图；

图3为有源振动部分俯视图；

图4为适配电缆结构示意图；

图5为本实用新型的爆炸图；

附图标记说明：敏感元件1；去耦定位结构2；高阻抗背衬3；声学匹配层4；防水透声层5；金属外壳6；适配电缆7；绝缘去耦板8；电缆头9；O型密封圈10；螺钉11；出线孔12。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。虽然本实用新型将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本实用新型限制在所述实施例中。相反，本实用新型将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本实用新型的范围内的替换物、改进型和等同物。