[实用新型]一种多面体球形换能器

说明书

本实用新型涉及一种多面体球形换能器，包括金属垫片、压电陶瓷片、金属框架、电缆头配件和密封层，所述金属垫片为多边形，且其上下表面分别固定有一个压电陶瓷片，一个金属垫片与两个压电陶瓷片形成三叠片，多个三叠片与金属框架固定连接形成一个闭合的类球形，电缆头配件连接在金属框架上，所述密封层包裹在整个装置的最外层。本实用新型的换能器结构简单，成本较低，可弥补压电陶瓷球换能器的缺点，实现全指向性工作。

技术领域

本实用新型属于声纳技术领域，具体涉及到一种多面体球形换能器。

背景技术

水声换能器是声纳的重要组成部分，在水声工程中起着关键的作用，水声换能器技术是声纳技术发展的重要前提。水声换能器的种类有很多，其中三叠片换能器因具有谐振频率低、结构简单、性能稳定等优点，被广泛应用于水声技术、海洋开发、声波测井等研究领域。球形换能器也是一种较为常见的水声换能器，通常被用作全指向换能器。

压电陶瓷球为一种常见的球形换能器，主要存在以下缺点：（1）压电陶瓷球的谐振频率主要与其径向尺寸成反比，用作低频的大尺寸陶瓷球制作工艺较难，需采用等静压成型，内外圆精磨等工艺；（2）压电陶瓷球在烧结过程中极易发生变形，烧成时需要特殊的烧成曲线以及各种辅助烧结工艺；（3）压电陶瓷的耐张力性能较差，压电陶瓷球振动时较大的表面张力限制了其大功率发射特性。

因此，需要开发一种新型结构替代传统压电陶瓷球，实现全指向性的性能特点。

实用新型内容

对于现有压电陶瓷球换能器存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种多面体球形换能器，用于声纳技术中的换能器，解决现有压电陶瓷球换能器制备工艺复杂大功率发射性能差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种多面体球形换能器，其特征在于，包括金属垫片、压电陶瓷片、金属框架、电缆头配件和密封层，所述金属垫片为多边形，且其上下表面分别固定有一个压电陶瓷片，一个金属垫片与两个压电陶瓷片形成三叠片，多个三叠片与金属框架固定连接形成一个闭合的类球形，电缆头配件连接在金属框架上，所述密封层包裹在整个装置的最外层。

进一步地，金属垫片的厚度为2-8mm；更为优选地，所述金属垫片的厚度为5mm。

进一步地，所述压电陶瓷片为圆环或圆片，依据压电陶瓷片的形状不同，其整个结构的声学性能也不同。

进一步地，压电陶瓷片采用PZT-4材料。

进一步地，压电陶瓷片的厚度为2-8mm；更为优选地，压电陶瓷片的厚度为5mm。

进一步地，压电陶瓷片的外直径为50-70mm；优选地，压电陶瓷片的外直径为60mm。

进一步地，所述金属垫片为正多边形；更为优选地，所述金属垫片为正五边形或正六边形；最优选地，所述金属垫片为正五边形，金属框架为正十二面体金属框架；还可以选择的是正五边形金属垫片与正六边形金属垫片的混合，例如12个正五边形金属垫片和20个正六边形金属垫片。

进一步地，所述正五边形金属垫片的内切圆的直径为100-150mm；优选地，所述正五边形金属垫片地内切圆地直径为120mm。

进一步地，所述压电陶瓷片与金属垫片通过环氧树脂粘接。

进一步地，所述金属框架与三叠片通过螺钉固定连接或通过柔性材料去耦固定。

进一步地，所述金属垫片和金属框架的材料可以为金属铝、黄铜、低膨胀合金；更为优选地，所述金属为金属铝。

进一步地，所述密封层为聚氨酯。

进一步地，所述电缆头配件包括电缆头、金属垫圈和固定螺帽，金属垫圈套设在电缆头上，电缆头与固定螺帽螺纹连接，电缆头固定在金属框架上。