[发明专利]一种无指向性宽带大功率Janus水声换能器

摘要

本发明属于水声换能器技术领域，具体涉及一种敷设了隔声层并附加了Helmholtz共振腔的无指向性宽带大功率Janus水声换能器。本发明包括：一个Janus换能器、两个圆柱壳腔体、隔声层及支撑装置；Janus换能器由两个晶堆、一个中间质量块、两个喇叭形辐射盖板组成，晶堆由偶数片压电陶瓷圆片经环氧树脂粘接而成，压电陶瓷圆片为厚度方向极化，相邻的两片压电陶瓷圆片极化方向相反，陶瓷圆片间设置薄电极片，经由薄电极片引出晶堆的输入电线，压电陶瓷圆片电学上并联连接。本发明克服了Janus换能器无法实现宽带发射的缺点，同时利用了Helmholtz共振腔的液腔振动加Janus换能器纵振动实现宽带发射。

主权项

1.一种无指向性宽带大功率Janus水声换能器，包括一个Janus换能器、两个圆柱壳腔体、隔声层及支撑装置；Janus换能器由两个晶堆、一个中间质量块、两个喇叭形辐射盖板组成，其特征在于：晶堆由偶数片压电陶瓷圆片经环氧树脂粘接而成，压电陶瓷圆片为厚度方向极化，相邻的两片压电陶瓷圆片极化方向相反，陶瓷圆片间设置薄电极片，经由薄电极片引出晶堆的输入电线，压电陶瓷圆片电学上并联连接；/n所述的中间质量块位于换能器中间位置，中间质量块周向设置有对心的螺纹孔，以便安装支撑装置；中间质量块周向设置有对心的圆孔，以便安装水密连接器；/n所述的两个喇叭形辐射盖板采用硬铝合金或钛合金制成，小外径端与晶堆一端粘接，大外径端与圆柱壳腔体围成Helmholtz共振腔；/n所述的中间质量块、晶堆、喇叭形辐射盖板通过预应力螺栓夹紧，对晶堆施加预应力，晶堆径向尺寸较小时，预应力螺栓从晶堆中心穿过，晶堆径向尺寸较大时，为保证晶堆上预应力均匀，应设置在晶堆外侧，沿周向均匀分布；/n所述的两个晶堆均有环氧树脂材料或硫化橡胶层包覆，起到水密的作用；/n所述的圆柱壳腔体，采用不锈钢金属材料制成，圆柱壳腔体设置在辐射盖板的前方，与辐射盖板的上表面围成Helmholtz共振腔，圆柱壳腔体内侧喇叭形辐射盖板通过去耦实现隔离；/n所述的隔声层是由隔声材料制成，敷设在辐射盖板的下表面；或者是起到阻隔声波辐射的隔声结构；/n所述的支撑装置连接圆柱壳腔体和Janus换能器，由支撑杆和支撑梁组成，支撑梁两端通过螺栓连接在圆柱壳腔体上，支撑杆一端通过螺纹孔连接在中间质量块上，另一端连接在支撑梁的中心，支撑杆和支撑梁呈T字形；支撑装置尺寸和数量依据换能器的整体尺寸、重量确定；支撑装置沿圆柱壳腔体外侧周向均布；/n换能器工作时，晶堆上施加交变电压，压电陶瓷圆片在交变电场的激励下产生厚度方向的伸缩振动，体现在整个晶堆即是纵向的伸缩振动，当交变信号频率达到Helmholtz共振腔的液腔谐振频率时，0°方向的频响曲线出现第一个极大值，当交变信号频率达到Janus纵振动谐振频率时，0°方向的频响曲线出现第二个极大值。/n