[实用新型]溢流式弯张换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具备深水工作能力的低频大功率发射换能器，特别是一种溢流式弯张换能器。

背景技术

为了有效地实施远程探测，声纳系统使用的低频发射换能器的工作频带已经降低到100Hz～1kHz。在这个频带范围内，水声换能器一般带宽较窄、辐射阻较小，很难实现大功率、宽带发射。大多低频换能器都采用增大线性尺寸来获得低频性能，所以低频发射换能器的体积、重量都很大，制作成本较高，同时给换能器组阵带来不便。

在低频领域，弯张换能器是低频发射换能器中较重要的一类换能器，利用晶堆的纵向振动带动壳条产生弯曲振动，同时具备纵振换能器和弯曲换能器的优点。弯张换能器利用壳条的弯曲模态实现较低的频率，能够在相对较小的体积下实现大功率发射，获得了更大的重视。但弯张换能器的深水性能较差，随工作深度的增加，谐振频率会变高。以700Hz弯张换能器为例，深度100米时，其频率会上升至1000Hz左右，偏离预定工作频段，导致无法使用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种溢流式弯张换能器，采用溢流结构形式的实现，使得溢流式弯张换能器具备深水工作的能力，换能器的性能不随水下工作深度的变换而变化。换能器采用壳条弯曲振动模态，实现低频工作。换能器腔体内采用耐压材料进行填充，提高了换能器的电声效率，实现大功率发射性能。

本实用新型采取的技术方案为：溢流式弯张换能器，包括上端盖、下端盖、第一弧形半壳、第二弧形半壳，第一弧形半壳两端分别与上端盖一端、下端盖一端固定安装，第二弧形半壳两端分别与上端盖另一端、下端盖另一端固定安装；所述上端盖、下端盖、第一弧形半壳、第二弧形半壳构成一个弧形谐振腔；所述弧形谐振腔内设有耐压材料，耐压材料内设有晶堆，应力杆穿过晶堆，应力杆两端分别连接上端盖、下端盖；所述弧形谐振腔开设有用于溢流水的间隙。

所述第一弧形半壳、第二弧形半壳分别由：多个弧形壳条单元构成，多个弧形壳条单元之间设有间隙。

所述晶堆为水密处理后的晶堆。

所述上端盖、下端盖采用耐海水不锈钢材料制作。

所述弧形壳条单元采用耐海水不锈钢材料制作。

所述耐压材料采用硬质泡沫塑料。

本实用新型一种溢流式弯张换能器，有益效果如下：

1、端盖、弧形壳条单元采用耐海水不锈钢，水可以从壳条间隙进入换能器内部，形成溢流形式。溢流结构形式使换能器具备了深水工作能力。采用硬质泡沫塑料作为耐压顺性材料，使换能器在溢流状态下有较高的电声性能。

2、溢流式结构的弯张换能器受周围压力影响较小，可以实现深水工作。同时弧形谐振腔能构成一个最基本的声振动系统。先由电激励有源材料，使其辐射声波，声波经由谐振腔辐射到远场，由于谐振频腔率通常远低于激励源本身的谐振频率，因此在这一过程中谐振腔对低频段的声信号进行放大，进一步实现换能器的低频特性。

3、溢流结构形式的实现，使得溢流式弯张换能器具备深水工作的能力，换能器的性能不随水下工作深度的变换而变化。换能器采用弧形壳条单元振动模态，实现低频工作。换能器腔体内采用硬质泡沫塑料进行填充，提高了换能器的电声效率，实现大功率发射性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型一种溢流式弯张换能器结构示意图。

图2是弯张换能器等效电路图。

图3是Ⅳ型弯张换能器等效电路。

图4是Ⅰ型弯张换能器等效电路。

图5是本实用新型弧形壳条单元振动的边界条件示意图。

图6为Helmholtz谐振腔示意图。

图7为Helmholtz谐振腔等效电路图。

图8为液腔式弯张换能器等效电路图。

具体实施方式

如图1所示，溢流式弯张换能器，包括上端盖1、下端盖2、第一弧形半壳3、第二弧形半壳4，第一弧形半壳3两端分别与上端盖1一端、下端盖2一端固定安装，第二弧形半壳4两端分别与上端盖1另一端、下端盖2另一端固定安装。所述上端盖1、下端盖2、第一弧形半壳3、第二弧形半壳4构成一个弧形谐振腔。所述弧形谐振腔内设有耐压材料5，耐压材料5内设有晶堆6，应力杆8穿过晶堆6，应力杆8两端分别连接上端盖1、下端盖2。所述弧形谐振腔开设有用于溢流水的间隙。上端盖1固定连接电缆头7。

所述第一弧形半壳3、第二弧形半壳4分别由：多个弧形壳条单元构成，多个弧形壳条单元之间设有间隙。水可以从间隙进入溢流式弯张换能器内部，形成溢流形式。