[发明专利]一种非对称结构多普勒换能器基阵

说明书

本发明涉及一种非对称结构多普勒换能器基阵，包括壳体、若干换能器阵元、若干透声窗和若干压力平衡模块，换能器阵元不均匀分布在壳体内；壳体内设有若干不同方向的柱形腔，柱形腔沿其轴线依次包括相通的充油腔和阵元安装腔，若干换能器阵元分别安装在阵元安装腔内；壳体上设有充油孔，充油孔与充油腔相通；壳体的正面设置若干第一安装槽，若干第一安装槽分别与若干充油腔相通；透声窗通过密封圈密封设置在第一安装槽内，并且其边缘位置通过压环压紧；压环和透声窗与壳体的正面共形；外壳的背面设有若干第二安装槽，若干第二安装槽分别与若干充油腔相通；若干压力平衡模块分别安装在所述第二安装槽内。

技术领域

本发明涉及换能器基阵，特别涉及一种非对称结构多普勒换能器基阵。

背景技术

声学多普勒换能器是多普勒计程仪以及多普勒剖面流速仪器的重要组成部分。多普勒流速剖面仪测量的海流速度信息在很多海洋应用领域中不可或缺，在深海领域，油气矿产开发、生物环境观察、洋流科学考察与水下潜艇作战都离不开海流速度信息的支持；在近海领域，波浪长期观测、渔业养殖管理、海上交通安全、水底管道铺设、海岸工程建设与近海环境监测同样需要以海流的速度作为参考信息。

现有非相控多普勒换能器基阵均为Janus结构配置，换能器基阵为对称圆形结构，辐射面为非共形面，对于安装空间要求较高，且辐射面位置处需要增加导流设备，安装难度较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种非对称结构多普勒换能器基阵，包括壳体、若干换能器阵元、若干透声窗和若干压力平衡模块，若干所述换能器阵元不均匀分布在所述壳体内；

所述壳体内设有若干不同方向的柱形腔，所述柱形腔沿其轴线依次包括相通的充油腔和阵元安装腔，若干所述换能器阵元分别安装在所述阵元安装腔内；所述壳体上设有充油孔，所述充油孔与所述充油腔相通；

所述壳体的正面设置若干第一安装槽，若干所述第一安装槽分别与若干所述充油腔相通；所述透声窗通过密封圈密封设置在所述第一安装槽内，并且其边缘位置通过压环压紧；所述压环和所述透声窗与所述壳体的正面共形；

所述外壳的背面设有若干第二安装槽，若干所述第二安装槽分别与若干所述充油腔相通；若干所述压力平衡模块分别安装在若干所述第二安装槽内。

较佳地，所述压力平衡模块包括压力平衡膜和压盖，所述压力平衡膜设置在所述第二安装槽内，并通过所述压盖压紧，所述压盖上设置有若干通孔，使其内侧与外侧相通。

较佳地，若干所述柱形腔的轴线分别与所述壳体的中轴线之间的夹角相等。

较佳地，若干所述柱形腔的轴线分别与所述壳体的中轴线之间的夹角范围为20°～30°。

较佳地，若干所述柱形腔的轴线分别与所述壳体的中轴线之间的夹角为20°。

较佳地，相邻的两所述柱形腔的轴线异面。

较佳地，若干所述换能器阵元的波束相对于所述壳体的中轴线呈一定角度发散。

较佳地，所述充油腔内充的油为硅油或蓖麻油。

较佳地，所述壳体的背面设有水密连接器，所述水密连接器与若干所述换能器阵元通过电缆连接。

较佳地，所述壳体的正面为与船体下底面共形的平面或曲面。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

1、本发明通过提出非对称布局阵元结构，将现有的对称Janus四阵元结构改进，在确保波束空间不交叉的同时有效的改进换能器基阵结构，设计出适合安装在在狭小、非对称结构中的多普勒换能器基阵。

2、本发明引入共型透声窗结构，通过换能器内置压力平衡模块，实现充油腔内外压力平衡，透声窗内外压力一致，最大程度提高透声窗的透声系数，并且提高了设备整体的耐压能力。