[发明专利]一种低后辐射高频换能器线阵

说明书

一种低后辐射高频换能器线阵，属于水声换能器技术领域。本发明其结构包括压电陶瓷条、背衬、硬质聚氨酯泡沫、聚氨酯橡胶，压电陶瓷条为高度方向极化，沿长度方向布阵，压电陶瓷条的背衬为混合高分子聚合物，混合高分子聚合物由环氧树脂和去耦颗粒物按一定比例组合形成，压电陶瓷条的辐射面高出背衬，背衬的背面粘接有锯齿状的硬质聚氨酯泡沫，低后辐射高频换能器线阵整体采用聚氨酯橡胶包覆。本发明可以降低高频换能器线阵的后辐射；可以增加高频换能器线阵的垂直指向性开角；可以增大高频换能器线阵的水下工作深度极限；结构简单、装配方便、简洁，易于制作。

技术领域

本发明属于水声换能器技术领域，具体涉及一种低后辐射高频换能器线阵。

背景技术

声波是水媒质中唯一能够远距离传输的能量形式，到目前为止，水声技术水下信息发送和获取的唯一有效手段。水声换能器作为水声装备与水中声场信息交互的“窗口”，是水声装备信息发送和信息感知的关键部件。水声换能器是声纳系统的核心部件，实现声纳电信号与水中声信号的单向或双向能量转换，对声纳性能起着决定性的作用。

高频换能器线阵是声纳系统中常用的一类换能器，电声转换元件为做厚度振动模式的压电陶瓷条，具有结构简单、水平指向性开角小的特点，其工作频率通常在一百kHz至几百kHz。高频换能器线阵广泛应用于多波束测深系统、多波束侧扫系统等领域。

高频换能器线阵的水平指向性开角是非常小的，应用在侧扫声纳系统中时，其开角甚至小于1°，较小的角度可以让侧扫声纳系统获得较高的目标分辨率。而垂直指向性的开角一般较大，可以让侧扫声纳系统获得较大的观察范围。一般而言，声纳系统的观察范围是由换能器阵的指向性开角决定。由于侧扫声纳通常都是直线形的，其横向尺寸是远远小于长度方向尺寸的，因此要求换能器阵的横向指向性开角旁瓣级要低，并且还要求换能器阵的后辐射要小，这样可以减少声波绕射，降低系统噪声，提高图像质量。

为了减少高频换能器线阵后辐射，有很多的学者在换能器阵的内部结构设计上进行了很多的研究，得出了一些有益的结果，如背衬采用隔声去耦的材料制作，但是隔声去耦材料一般不能承受较大的静压，从而限制了换能器阵的耐静水压能力，进而使得侧扫声纳不能在较深的海域工作。因此发明一种既能承受较高的耐静水压能力，又有非常低的后辐射换能器阵显得非常重要。

对于一种降低高频换能器阵后辐射的实现方法，目前没有发现与本发明相同类技术存在，也没有发现有同类方法在文件与文献中存在。

发明内容

为了降低高频换能器线阵后辐射，提高高频换能器线阵的耐静水压能力，增加侧扫声纳系统的工作水深，本发明提供了一种低后辐射高频换能器线阵。

本发明的目的是这样实现的：

一种低后辐射高频换能器线阵，其结构包括压电陶瓷条1、背衬2、硬质聚氨酯泡沫3、聚氨酯橡胶4，所述的压电陶瓷条1的背衬2为混合高分子聚合物，混合高分子聚合物由环氧树脂和去耦颗粒物形成，压电陶瓷条1的辐射面高出背衬2，背衬2的背面粘接有锯齿状的硬质聚氨酯泡沫3，低后辐射高频换能器线阵整体采用聚氨酯橡胶4包覆。

本发明还可以包括：

所述的压电陶瓷条1与背衬2的高度差为工作频率对应波长的四分之一。

所述的背衬2由环氧树脂和玻璃微珠按重量比例为1：0.05组合而成，。

所述硬质聚氨酯泡沫3的锯齿高度为工作频率对应波长的2倍至3倍。

所述的压电陶瓷条1为高度方向极化，沿长度方向布阵。

本发明的有益效果在于：