[发明专利]镶拼弯曲圆盘水声换能器

说明书

本发明提供一种镶拼弯曲圆盘水声换能器，包括金属中心体、绝缘陶瓷片和镶拼压电陶瓷圆环，所述金属中心体包括两个纵截面均是U型结构的金属圆盘，且两个金属圆盘相对设置并粘结在一起，两个金属圆盘之间形成圆柱形空腔，绝缘陶瓷片有两个且分别设置在两金属圆盘的外端面上，镶拼压电陶瓷圆环也有两个且分别设置在两个绝缘陶瓷片的外端面上。本发明的水声换能器具有低频、发射电压响应高、结构简单、重量轻等特点，可应用于吊放声纳、声纳浮标、水声对抗装置等领域。本发明克服了传统弯曲式换能器发射电压响应不高的缺点，采用镶拼式压电陶瓷圆环作为驱动元件，可以提高水声换能器的发射电压响应。

技术领域

本发明涉及一种换能器，尤其涉及一种镶拼弯曲圆盘水声换能器，属于水声换能器技术领域。

背景技术

声波是人类迄今为止已知的唯一能在海水中远距离传播的能量载体。作为能够发射声波的水声换能器，无论是在民用领域，如海洋地质地貌探测、海底资源开发等，还是在军事领域，如潜艇探测、水声通信等，都具有十分重要的应用价值。

水声换能器向着低频方向发展，作为能够在小体积下产生低频声波的弯曲圆盘水声换能器，由于其低频、小体积、结构相对简单的特点，在航空吊放声纳、声纳浮标中得到使用。目前弯曲圆盘水声换能器采用厚度极化的压电陶瓷圆形片与金属圆盘构成“双叠片”或者是“三叠片”结构，利用施加钳定或者是简支结构实现弯曲振动，达到发射低频声波的目的。传统的“双叠片”与“三叠片”弯曲式水声换能器存在一定的缺点。首先是采用厚度极化的压电陶瓷片作为驱动元件，应用的是陶瓷相对较小的d31压电常数，限制了弯曲式水声换能器的辐射能力；其次是谐振状态下的大功率发射容易造成弯曲式换能器振动最大处的陶瓷应力过大，降低弯曲式换能器的可靠性；并且传统弯曲式换能器的简支等附加结构不利于换能器耐压性能的提高。因此，需要开发新型的弯曲式水声换能器，能够实现低频、大功率发射，并且具有良好的耐压能力。

专利号：US8169126B2的美国专利为多个由弯曲圆盘换能器组成的鼓形振动单元串联形成的的低频水声换能器。专利号：US20080079332A1的美国专利为多个相同的弯曲圆盘换能器在同一平面上排布成阵，从而实现降低工作频率与提高发射电压响应的目的。

本发明与上述两个专利的不同之处在于，本发明的金属圆盘是由两个“U”形的金属圆盘同轴粘接而成，上述两个专利的金属圆盘部分则是由一个金属圆环与两块圆形金属板粘接而成；上述两个专利中使用的压电陶瓷均是厚度极化的圆形压电陶瓷片，在本发明中，压电陶瓷圆环是由切向极化的梯形陶瓷条与电极片拼接而成；此外，本发明中的镶拼压电陶瓷环与金属圆盘之间粘接的未极化的压电陶瓷环使两者处于绝缘状态，而在上述两个专利中，压电陶瓷与金属圆盘之间是电学连通的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有弯曲式水声换能器的不足，解决弯曲式水声换能器发射响应低的问题而提供一种镶拼弯曲圆盘水声换能器，在保持了弯曲式换能器能够以小体积实现低频发射特点的基础上，提高换能器的发射响应，可靠性与耐静水压能力等。

本发明的目的是这样实现的：包括金属中心体、绝缘陶瓷片和镶拼压电陶瓷圆环，所述金属中心体包括两个纵截面均是U型结构的金属圆盘，且两个金属圆盘相对设置并粘结在一起，两个金属圆盘之间形成圆柱形空腔，绝缘陶瓷片有两个且分别设置在两金属圆盘的外端面上，镶拼压电陶瓷圆环也有两个且分别设置在两个绝缘陶瓷片的外端面上。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述镶拼压电陶瓷圆环是由n片梯形压电陶瓷条、以及设置在相邻两片梯形压电陶瓷件的铜电极组成的圆环结构，且n为偶数，每个梯形压电陶瓷条沿切向极化，且相邻的两片梯形压电陶瓷条的极化方向相反，每个铜电极的端部还设置有导线孔。

2.所述导线孔交错设置。