[发明专利]宽带电声换能器及宽带电声阵列

权利要求书

1.一种用于在流体介质中产生声音的宽带电声换能器，其包括：

多个圆盘换能器元件，其各自具有不同基础谐振频率，其中每一基础谐振频率具有独立表面区，所述不同基础频率是所述多个圆盘换能器元件中的每一者具有不同尺寸及/或所述多个圆盘换能器元件中的每一者具有不同背衬层及/或前层以便产生表面振动以形成独立射束的结果。

2.根据权利要求1所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件包括第一圆盘换能器元件及第二圆盘换能器元件，所述第二圆盘换能器元件以高于所述第一圆盘换能器元件的谐振频率操作，所述第一圆盘换能器元件与所述第二圆盘换能器元件具有完全相同或几乎完全相同的射束宽度。

3.根据权利要求2所述的宽带电声换能器，其中所述第二圆盘换能器元件定位于所述第一圆盘换能器元件的第一孔口内，且所述第二圆盘换能器元件包含提供所述完全相同或几乎完全相同的射束宽度的第二孔口。

4.根据权利要求2所述的宽带电声换能器，其中所述第一圆盘换能器元件及所述第二圆盘换能器元件各自包括大约50％的带宽，所述带宽比所述第一圆盘换能器元件及所述第二圆盘换能器元件的所述相应基础谐振频率高25％及低25％。

5.根据权利要求1所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件可在替代操作模式中以相同谐振频率操作。

6.根据权利要求1所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件以轴对称方式对准，其中高度与半径纵横比小于1，以便沿着对称轴的方向且同时沿垂直于所述对称轴的方向产生声辐射。

7.根据权利要求1所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件囊封于由金属或塑料制成的杯状物中，所述杯状物准许基于相应压电元件的所述相应基础谐振频率的激励的声辐射。

8.根据权利要求2所述的宽带电声换能器，其中所述第二圆盘换能器元件是所述第一圆盘换能器元件的厚度的1/4，所述厚度差异贡献于所述完全相同或几乎完全相同的射束宽度。

9.根据权利要求2所述的宽带电声换能器，其中所述第二圆盘换能器元件用于测量浅水中或近距离处的反向散射强度，而所述第一圆盘换能器元件用于测量相比于所述第二圆盘换能器元件更远的距离处的反向散射强度。

10.根据权利要求1所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件电连接到发射装置以实现作为声源或声接收器的操作，所述声源或声接收器能够测量水下水流、检测给定水柱的深度及测量反向散射信号强度以检测水下物体。

11.根据权利要求2所述的宽带电声换能器，其中所述第二圆盘换能器元件可用于测量浅水中或接近于所述电声换能器的位置处的水下水流速度及方向，且所述第一圆盘换能器元件可用于测量距离所述电声换能器较远的位置处的水下水流速度及方向。

12.根据权利要求1所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件中的每一者包括压电圆盘换能器或使用单个晶体。

13.根据权利要求1所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件中的每一圆盘换能器元件可共同在从50kHz到3MHz变化的频率范围中操作且以为谐振操作频率的约25％的本地带宽操作。

14.根据权利要求3所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件可共同用作具有半无源材料的高功率装置。

15.根据权利要求1所述的宽带电声换能器，其中所述多个圆盘换能器元件可共同用作具有半无源材料的高功率装置。