[发明专利]一种新型收发合置椭圆环换能器

说明书

本发明提供了一种新型收发合置椭圆环换能器，包括由一体式压电陶瓷椭圆环、设置在一体式压电陶瓷椭圆环上方的顶盖板、设置在一体式压电陶瓷椭圆环下方的底盖板组成的椭圆体结构，在一体式压电陶瓷椭圆环与顶盖板之间及一体式压电陶瓷椭圆环与底盖板之间均设有去耦垫，在一体式压电陶瓷椭圆环的外表面设有橡胶层，在上盖板上开设有电缆连接孔；一体式压电陶瓷椭圆环沿壁厚方向极化，在一体式压电陶瓷椭圆环的内外表面各引出一电极线，电缆与一体式压电陶瓷椭圆环的两电极电连接。本发明兼具低频、小尺寸、结构简单、较大功率、较高灵敏度等特点，且结合一体式压电陶瓷椭圆环的四节点弯曲振动模态具有更低的谐振频率及较好的辐射和接收能力。

技术领域

本发明属于水声换能器领域，尤其是涉及一种新型收发合置椭圆环换能器。

背景技术

随着自主控制技术、动力能源技术的突破，水下与水面信息联通能力的加强，水下无人系统将逐渐替代部分传统平台执行各种任务，逐渐成为水下前沿科技各环节的主体力量。

随着各种水下小目标平台的广泛使用，由于其储能、空间、载重十分有限，对其可搭载的声学系统提出来了新的要求，对低频发射及接收换能器的尺寸和重量有着严格的要求，所以开展低频换能器实现小尺寸、轻重量、高灵敏度性能的研究对于小平台的应用具有重要的意义。

常规圆环换能器一般只应用阶次较高的径向振动模态，具有较好的接收及辐射能力，而其基频模态为四节点的弯曲振动模态，具有更低的振动频率，但由其辐射表面节点两侧的振动幅度及面积相当，又振动相位相反，就使得辐射能力非常低，实际中不能应用。而圆环换能器低频接收灵敏度较低，较多以标准水听器应用。

针对上述圆环换能器四节点的弯曲振动模态难于应用的问题，本申请提出一种新型小尺寸收发合置椭圆环换能器，来解决常规圆环换能器一般只应用径向振动模态向外辐射声能量，导致工作频率较高的问题及常规圆环换能器低频接收灵敏度较低问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种新型收发合置椭圆环换能器，兼具低频、小尺寸、结构简单、较大功率、较高灵敏度等特点，且结合一体式压电陶瓷椭圆环的四节点弯曲振动模态(即一阶弯曲振动模态)具有更低的谐振频率及较好的辐射和接收能力。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型收发合置椭圆环换能器，包括由一体式压电陶瓷椭圆环、设置在一体式压电陶瓷椭圆环上方的顶盖板、设置在一体式压电陶瓷椭圆环下方的底盖板组成的椭圆体结构，在一体式压电陶瓷椭圆环与顶盖板之间及一体式压电陶瓷椭圆环与底盖板之间均设有去耦垫，在椭圆体结构的外表面设有橡胶层，在顶盖板上开设有电缆连接孔；所述的一体式压电陶瓷椭圆环沿壁厚方向极化，在一体式压电陶瓷椭圆环的内外表面各引出一电极线，电缆通过顶盖板上的电缆连接孔与一体式压电陶瓷椭圆环的两电极电连接。

进一步的，所述一体式压电陶瓷椭圆环沿椭圆环的厚度方向同向极化，且一体式压电陶瓷椭圆环的内外表面分别引出一电极线。

进一步的，将所述一体式压电陶瓷椭圆环以四节点弯曲振动模态节点分界，沿椭圆环向分为四个区域，且相邻区域沿椭圆环的厚度极化方向相反，一体式压电陶瓷椭圆环的内部四个电极面通过导线并联后引出一个电极线，一体式压电陶瓷椭圆环的外部四个电极面通过导线并联后引出另一个电极线。

进一步的，椭圆体结构的外表面用透声聚氨酯橡胶灌封硫化。

进一步的，在顶盖板与电缆接触位置处灌封出一个梯形结构。

进一步的，顶盖板和底盖板是由铝合金金属材料或聚甲醛非金属材料加工而成，其外结构轮廓线为椭圆。

进一步的，去耦垫是由软木橡胶制作而成，其内外结构轮廓线为椭圆，上下表面平整光滑。

进一步的，所述一体式压电陶瓷椭圆环、去耦垫、顶盖板和底盖板的椭圆外轮廓尺寸相同。