专利名称：一种耐深水宽带水声换能器的制作方法
技术领域：
本发明属于水声换能器领域，主要是一种耐深水宽带水声换能器，其功能主要是由多个或单个发射换能器或接收换能器进行声电转换，目前主要应用到水声探测、水声信号传递、海上工程实施等领域。
背景技术：
随着信号处理技术迅速发展，要求水声换能器除具有高电声效率、高接收灵敏度、 宽的工作频带外还要能在大深度的水深坏境中工作。近几年来有一些国内外的报道只有介绍宽带换能器的设计，如匹配层加柔顺层、双激励换能器加匹配层、弯曲振动加匹配层等等复合应用技术，通过多谐振进一步拓宽了频带，可是这些工艺应用于到具体的工程实践上却会存在这样那样的缺陷。例如工艺太复杂以致不能满足可靠性要求或者尺寸太大而不能适用。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种具有抗压性强、性能稳定的耐深水宽带水声换能器。本发明解决其技术问题采用的技术方案这种耐深水宽带水声换能器，主要包括基阵架、一组基元和承压板，基元安装在基阵架中，基阵架的下方设有承压板，承压板通过螺钉与基阵架连接，承压板上设有引出线孔，每个基元设有单独的引出线穿出引出线孔。所述基元为单匹配层纵向振动型换能器，主要由匹配层、前盖板、陶瓷元件和后盖板组成，陶瓷元件的上下部设有前盖板和后盖板，前盖板的上部设有匹配层，引出线从陶瓷元件中引出。所述基阵架由铝板支撑架和聚氨酯泡沫基阵架组合而成，铝板支撑架与聚氨酯泡沫基阵架之间用环氧树脂相互粘接。所述基阵架、基元和承压板采用聚氨酯橡胶进行整体硫化和封装。本发明有益的效果是本发明通过对基阵架的结构设计和材料的选择，使得整个水声换能器能在550米水深下正常工作，工作频率带宽宽，声学性能优越，并且满足全阵工作在14kHz 27kHz频带内，单条发射响应值不小于150dB，且单条发射响应起伏不超过 5dB，单基元的接收灵敏度响应不小于-175dB，单个基元接收响应起伏不超过6dB。降低了基元间的互辐射影响、提高了可靠的耐高压性能，宽带达到20 40kHz。
图1为本发明前视结构示意图；图2为本发明后视结构示意图；图3为基元结构试验图；图4为基阵架结构示意图5为单条基元在不同压力下的电导曲线(由3个基元并联输出)；图6为单条基元不同压力下的发射响应曲线；图7为单个基元不同压力下的电导曲线。附图标记基阵架1，基元2，承压板3，螺钉4，引出线孔5，引出线6，匹配层7，前盖板8，陶瓷元件9，后盖板9，铝板支撑架11，聚氨酯泡沫基阵架12。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明如图所示，这种耐深水宽带水声换能器，主要包括基阵架1、30个基元2和承压板 3，各部位的结构配合紧凑，设计简单可靠，基元2安装在基阵架1中，每个基元2都是收发共用型换能器，基阵架1的下方设有承压板3，承压板3为金属材质，加强了整个换能器的刚度，承压板3通过螺钉4与基阵架1连接，承压板3上设有引出线孔5，每个基元2设有单独的引出线6穿出引出线孔5，从上到下走的是直线，这样的结构使得整体的高度尺寸是最小的，而且最可靠。基阵架1、基元2和承压板3采用聚氨酯橡胶进行整体硫化和封装，聚氨酯橡胶具有一定的弹性，而且粘接牢靠，适用于高压下换能器的封装。基元为单匹配层纵向振动型换能器，主要由匹配层7、前盖板8、陶瓷元件9和后盖板10组成，陶瓷元件9的上下部设有前盖板8和后盖板10，前盖板8的上部设有匹配层7， 引出线6从陶瓷元件9中引出。基元2采用匹配层技术来拓展带宽，通过多种材料和不同配比的调整来确定匹配层材料，调整不同的高度以确定最优的匹配层设计，这种结构设计简单，可靠性高，抗压性强而且声性能优越。基阵架1由铝板支撑架11和聚氨酯泡沫基阵架12组合而成，铝板支撑架11与聚氨酯泡沫基阵架12之间用环氧树脂相互粘接，更加加固了其抗压性。聚氨酯泡沫基阵12 架由耐压强度为SMPa的高密度聚氨酯泡沫制成，不仅起抗压支撑作用同时也起到基元之间的去耦作用，可靠性高。基阵架1的这种材料降低了基元2间的互辐射影响、增强了可靠的耐高压性能，基阵架1的这种结构不仅耐高压而且提高了机械加工的可行性，加工方式简单，结构尺寸的精度可控。为了验证耐深水宽带水声换能器基阵的构建方法是否合理，将基阵放在高压罐测试装置内进行压力下性能测试，测得的高压下声学性能与常压下很接近，见图5、图6、图7， 导纳、发射响应、接收响应曲线的走向是一致的，发射、接收响应的差值在IdB以内。发射响应、接收响应起伏平缓，分别不超过4dB和6dB，单条的发射响应高达150dB以上，接收响应值高达-175dB以上。高压测试结束后对基阵的绝缘情况进行了测试，绝缘都大于500ΜΩ， 通过高压下的声学性能测试，可以验证声学基阵的声学性能，因此认为它的构建方法是合理的，声学基阵完全可以在550米下正常工作。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种耐深水宽带水声换能器，主要包括基阵架(1)、一组基元( 和承压板(3)，其特征是基元( 安装在基阵架(1)中，基阵架(1)的下方设有承压板(3)，承压板C3)通过螺钉(4)与基阵架(1)连接，承压板C3)上设有引出线孔(5)，每个基元( 设有单独的引出线(6)穿出引出线孔(5)。
2.根据权利要求1所述的耐深水宽带水声换能器，其特征是所述基元( 为单匹配层纵向振动型换能器，主要由匹配层(7)、前盖板(8)、陶瓷元件(9)和后盖板(10)组成，陶瓷元件(9)的上下部设有前盖板(8)和后盖板(10)，前盖板(8)的上部设有匹配层(7)，引出线(6)从陶瓷元件(9)中引出。
3.根据权利要求1所述的耐深水宽带水声换能器，其特征是所述基阵架(1)由铝板支撑架(11)和聚氨酯泡沫基阵架(1 组合而成，铝板支撑架(11)与聚氨酯泡沫基阵架 (12)之间用环氧树脂相互粘接。
4.根据权利要求3所述的耐深水宽带水声换能器，其特征是所述聚氨酯泡沫基阵 (12)架由耐压强度为SMPa的高密度聚氨酯泡沫制成。
5.根据权利要求1所述的耐深水宽带水声换能器，其特征是所述承压板C3)为金属材质。
6.根据权利要求1所述的耐深水宽带水声换能器，其特征是所述基阵架(1)、基元 (2)和承压板( 采用聚氨酯橡胶进行整体硫化和封装。
全文摘要
本发明涉及一种耐深水宽带水声换能器，主要包括基阵架、一组基元和承压板，基元安装在基阵架中，基阵架的下方设有承压板，承压板通过螺钉与基阵架连接，承压板上设有引出线孔，每个基元设有单独的引出线穿出引出线孔。本发明有益的效果是本发明通过对基阵架的结构设计和材料的选择，整个水声换能器能在550米水深下正常工作，工作频率带宽宽，声学性能优越，并且满足全阵工作在14kHz～27kHz频带内，单条发射响应值不小于150dB，且单条发射响应起伏不超过5dB，单基元的接收灵敏度响应不小于-175dB，单个基元接收响应起伏不超过6dB。降低基元间的互辐射影响、提高可靠的耐高压性能，宽带达到20～40kHz。
文档编号G10K9/12GK102568463SQ20111046027
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者仲林建, 余长江, 唐义政, 唐军, 李建成, 罗马奇, 钟琴琴 申请人:中国船舶重工集团公司第七一五研究所