[发明专利]用于野生动物阻吓的宽带超声换能器设备及其使用方法

说明书

公开了一种宽带超声换能器设备(UTD)，其利用被分组到各个单频子阵列中的多个窄带压电元件来提供能够以达到或超出其他DU方法的声压电平在广大的覆盖面积上发出超声能量的相对简单、高度可靠的阻吓单元(DU)。在一个实施例中，宽带UTD包括被配置成耦合到多个压电子阵列平板的外罩部分。每一个压电子阵列平板包括多个口袋或空腔，以便接收具有使得每一个压电子阵列平板在特定谐振频率下发出超声能量的特性(例如几何结构和材料组成)的对应的窄带(例如1‑3kHz)压电换能器元件。UTD的控制器实施一种控制方案，以便在包括用于阻吓应用的单频模式和白噪声模式的多种输出模式下发出超声能量。

相关申请的交叉引用

本非临时申请要求2015年11月3日提交的美国临时专利申请 No.62/250,240的权益，该申请的全部内容通过引用的方式被合并在本文中。

技术领域

本公开内容总体上涉及超声换能器设备，更具体来说涉及使用在阻吓应用中的具有多个压电换能器子阵列的宽带超声换能器设备。

背景技术

许多形式的可再生能源(比如风力涡轮机)会危及栖息在附近的野生动物，比如蝙蝠和其他动物。用以阻吓野生动物的一些解决方案使用超声换能器设备(UTD)，所述超声换能器设备以足够的声压电平输出特定的频率以使得动物避开危险区域。举例来说，风力涡轮机结构可以包括布置在策略性位置处的多个UTD，以便防止蝙蝠被涡轮机叶片杀死或伤害。这样的一种方法包括使用宽带静电型超声(ETU)换能器。这样的ETU换能器设备常常是不可靠的，并且在户外和工业环境中经受短的MTBF。

附图说明

通过阅读后面结合附图作出的详细描述，将会更好地理解前述及其他特征和优点，其中：

图1示出了根据本公开内容的一个实施例配置的示例性宽带超声换能器设备(UTD)的示意图。

图2所示出的图表示出了具有六(6)个窄带压电换能器叠加的频率范围的静电换能器的声压电平(SPL)与频率的关系曲线图。

图3A示出了根据本公开内容的一个实施例的示例性压电子阵列平板。

图3B示出了根据本公开内容的一个实施例的图1的压电子阵列平板的剖面图。

图4示出了根据本公开内容的一个实施例的具有与之耦合的压电子阵列平板的阵列的宽带UTD外罩的示例性透视图。

图5示出了根据本公开内容的一个实施例的图4的宽带UTD外罩的另一个示例性透视图，其具有耦合到每一个对应的压电子阵列平板的覆盖部分。

图6示出了根据本公开内容的一个实施例的图4的宽带UTD外罩的背面的另一个示例性透视图。

图7示出了根据本公开内容的一个实施例的用于驱动多个压电子阵列发出随机谐振频率的示例性处理。

图8示出了图7的示例性处理的实施期间的用于宽带UTD的示例性定时图。

图9示出了根据本公开内容的一个实施例的用于驱动多个压电子阵列发出有色白噪声或者使得每一个压电子阵列平板发出单一谐振频率的另一个示例性处理。

图10示出了图9的示例性处理的实施期间的用于宽带UTD的示例性定时图。

图11示出了根据本公开内容的一个实施例的用于由宽带UTD进行频率调节的示例性处理。

图12A所示出的极坐标曲线图示出了针对利用在某些阻吓单元中的静电换能器元件的1/2波束宽度。

图12B示出了针对静电换能器元件的1/2波束宽度的三维曲线图。

图13A所示出的极坐标曲线图示出了针对根据本公开内容的一个实施例配置的UTD的1/2波束宽度。