[发明专利]一种高频宽带水声换能器及其制造方法

权利要求书

1.一种高频宽带水声换能器，包括从上至下依次平行安装在外壳内的匹配层、晶片以及背衬层；其特征在于，在匹配层的上方还安装有透声包覆层；所述晶片为1-3-2型压电陶瓷复合材料结构，该结构包括陶瓷基底，在陶瓷基底的上方生长有多个陶瓷基元，每两个陶瓷基元之间通过高分子聚合物进行连接；在陶瓷基元的上方设置有上电极；在陶瓷基底的下方设置有下电极，从下电极处依次经过背衬层和外壳引出水密电缆或水密接插件，用于将接收或者发射的电信号进行输入或者输出。

2.根据权利要求1所述的一种高频宽带水声换能器，其特征在于，所述匹配层包括将高分子聚合物分别与金属粉末或者金属氧化物粉末混合而成，金属粉末或金属氧化物粉末在匹配层中的质量占比为20％～60％，其粉末直径小于2微米。

3.根据权利要求1所述的一种高频宽带水声换能器，其特征在于，所述匹配层的厚度根据水声换能器的工作频率f计算而成，该厚度具体为

4.根据权利要求1所述的一种高频宽带水声换能器，其特征在于，所述1-3-2型压电陶瓷复合材料结构均包括多种发射性、接收型或者收发兼容型压电材料，具体包括PZT-41型，PZT-43型，PZT-5型，PZT-8型中任意一种或者多种型号复合。

5.根据权利要求1所述的一种高频宽带水声换能器，其特征在于，压电陶瓷复合材料结构中压电陶瓷基元的占比为30％～90％；所述压电陶瓷基元的长为1～5mm，宽为1～5mm，厚度为2～10mm，每两个压电陶瓷基元之间的宽度为0.1mm～10mm，陶瓷基底的厚度为0.2～5mm。

6.根据权利要求1所述的一种高频宽带水声换能器，其特征在于，所述高分子聚合物包括环氧树脂或/和聚氨酯。

7.一种高频宽带水声换能器的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、采用切割-填充方法制备1-3-2型压电陶瓷复合材料结构，形成以陶瓷基底为底座，陶瓷基元为单元，各个陶瓷基元之间通过高分子聚合物填充的晶片；

S2、在陶瓷基元的上表面形成上电极、在陶瓷基底的下表面形成下电极，并在下电极处设置有一导电圈；

S3、将晶片粘接固定在背衬层上，在背衬层上对应导电圈处开设有导电孔，并从导电圈处经导电孔引出引线，连接水密电缆或水密接插件；

S4、将背衬层固定在外壳中，在上电极表面浇筑金属粉末与高分子聚合物的混合物，或浇筑金属氧化物粉末与高分子聚合物的混合物，制备出匹配层；

S5、在匹配层上方采用透声包覆层将匹配层与外壳之间的缝隙进行密封。