[发明专利]一种水声高频相控阵的制备方法

说明书

本发明属于水声换能器领域，是一种水声高频相控阵的制备方法，其有源部分采用压电复合材料，在元件的缝隙中灌注聚合物，固化后对表面进行研磨，通过磁控溅射或者蒸镀的方式对表面进行电极处理，并对上下银层分别水平和垂直切割，粘接水平和垂直的印制板，利用印制板引出相控接线。本发明的优点为：制作工艺简单，相控接线方便，该换能器可应用于水下探测、声学海流测试及海上工程实施等。

技术领域

本发明涉及水声换能器领域，主要是一种水声高频相控阵的制备方法。

背景技术

水声高频相控阵主要应用于声学多普勒计程仪，多普勒计程仪是船舶和水下航行器导航的重要设备，属于自主导航系统，独立工作，不需要外界辅助设备，可测量二维或三维对地、对水航速，提供海流信息，弥补GPS等导航设备的不足之处，特别是对鱼雷、AUV/UUV等水下航行器的导航，在目前水下导航系统中必不可少。

多普勒计程仪分为常规活塞阵多普勒计程仪和相控阵多普勒计程仪。常规活塞阵是由四个活塞型圆片换能器组成的斜正交结构的换能器阵(简称常规阵)。相控阵是由近千个小换能器组成的平面阵，在相同工作频率和波束宽度的条件下，相控阵与常规阵相比不仅具有体积小、重量轻适装性好的特点，而且具有测速精度与声速无关的特点，因而相控阵声学多普勒计程仪不需要对海水声速的高精度测量，其速度测量精度只与设备本身的处理精度、加工精度有关。

相控阵是收发合一的换能器阵，包括压电陶瓷元件和去耦材料，它有8路换能器，目前，相控的接线方式主要为：一个辐射面为公共负极，另一个辐射面水平和垂直方向各引出4路线，水平和垂直方向每间隔4行或4列进行并联，水平和垂直方向的引线在辐射面表面相互交错。相控工作时，对H1、H2、H3、H4以及V1、V2、V3、V4分别施加++--或者+-+-的相位(图1)，从而形成4个波束。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种水声高频相控阵的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种水声高频相控阵的制备方法，相控阵换能器的有源部分采用压电复合材料，在压电陶瓷元件的缝隙中灌注聚合物，固化后对表面进行研磨，通过磁控溅射或者蒸镀的方式对表面进行电极处理形成上银层和下银层，对上银层水平切割形成上辐射面，在上辐射面粘接水平方向的柔性印制板A；对下银层垂直切割形成下辐射面，在下辐射面粘接垂直方向的柔性印制板B，通过柔性印制板A和柔性印制板B的引出相控接线进行相控；相控工作时，下辐射面的引线，X1，X2作为地线，X3，X4施加正相位；上辐射面的引线，Y3，Y4作为地线，Y1，Y2施加正相位。

作为优选，所述的柔性印制板A的引出相控接线与上银层水平切割方向一致，柔性印制板B的引出相控接线与下银层水平切割方向一致。

作为优选，对压电陶瓷元件进行切割，在阵元的缝隙中填充聚合物，在聚合物的灌注过程中，要首先对聚合物胶进行抽真空处理，同时，灌注时也需对其进行抽真空及加温处理，以保证每个阵元间均充满聚合物。

本发明的有益效果为：制作工艺简单，相控接线方便，该换能器可应用于水下探测、声学海流测试及海上工程实施等。

附图说明

图1为相控阵常规接线示意图。

图2为本发明的接线示意图。

图3为本发明的相控波束理论计算值示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：