[发明专利]超声波换能器、定向声波驱鸟系统及方法

说明书

本发明涉及声波控制领域，公开了超声波换能器、定向声波驱鸟系统及方法，一种超声波换能器，包括由PVDF膜制成的压电晶片，PVDF膜的截面为波浪形。本发明可实现定向驱鸟目的，通过波浪形的PVDF膜加强传播过程中波形的叠加，避免声波在传播过程中难以加强，可更为有利定向驱鸟。

技术领域

本发明涉及声波控制领域，具体是指超声波换能器、定向声波驱鸟系统及方法。

背景技术

民航机场鸟击事件频发，事故征候比例增大影响民航运输安全。中国由于鸟击原因造成的事故征候已占事故征候总数的1/3，在美国由于鸟击造成的经济损失高达每年6亿美元。自1988年以来，由于鸟击引起的坠机事故已经造成超过190人死亡。因此，建设一套科学、高效的驱鸟系统对机场驱散鸟群、鸟情防范、预防鸟击具有重大意义。驱鸟系统集成了定向声波驱鸟设备和设备管理系统，实现了机场对鸟群的有效驱赶和集中防控等功能。

但是，现有定向声波驱鸟设备中常采用音频放大电路对音频信号进行功率放大来有效消除声音失真或使低频信号与载波信号的幅度之比(即调制比m)要足够小来保证较小的失真率。

前者的音频放大电路在实际使用中存在放大电路和扬声器的频率响应问题，即必须保证放大电路对所有频率的信号都有相同的放大性能(放大倍数)，也必须保证扬声器对所有频率的信号都有相同的响应性能，这在实际设计中是难以实现的。单就放大电路而言，在音频范围内保证放大电路对所有频率的信号都有基本相同的放大性能并不困难，但是要保证扬声器对所有音频的信号都有相同的响应性能则几乎不可能，因为扬声器并不是简单的纯阻性负载，而是由线圈和永磁体复合组成的，具有电阻性，电感性(线圈)以及能够感生电动势的特性(线圈切割磁力线)，因此具有很复杂的频率响应特性。同时，不同结构、不同大小的扬声器的频率响应特性也是不同的。因此，采用音频放大电路对音频信号进行功率放大来消除失真或保证较小的失真是不便于实现的。

后者采用使低频信号与载波信号的幅度之比(即调制比m)要足够小来保证较小的失真率在实际应用中还需要考虑信号频带范围的大小，但是现有的定向声波发射器并未给出信号频带范围对失真的影响，从而不利于避免声音的失真。

而且现有定向声波驱鸟设备中的D类数字大功率多路音频放大器在输出MOSFET可能是完全启动(饱和)或完全关闭(切断)的，其效果在于减小晶体管的功耗，并增加放大器的效率。不幸的是，开关时间和非交换时间中总会有损失(开关损耗和传导损失)，不利于更加有效的增大放大器的效率。

并且现有定向声波驱鸟设备中的超声波换能器是采用压电晶体或压电陶瓷作为机械振动介质的，其用压电晶体或压电陶瓷作为机械振动介质的超声波换能器结构复杂、稳定度不高，同时其声抗组和空气较为不接近，不能很好的与空气介质配合，不利于用超声波换能器对超声波向空气中辐射。

同时现有的定向声波驱鸟设备释放出的声波束难以在指定方向上得到加强，从而不能有效对特定方向上的鸟群用加权后的超声波进行驱散。

因此我们迫切需要一种能够有利于定向驱鸟的超声波换能器、定向声波驱鸟系统及方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了超声波换能器、定向声波驱鸟系统及方法，本发明可实现定向驱鸟目的，通过波浪形的PVDF膜加强传播过程中波形的叠加，避免声波在传播过程中难以加强，避免声波在传播过程中难以加强，可更为有利定向驱鸟。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超声波换能器，包括由PVDF膜制成的压电晶片，PVDF膜的截面为波浪形。