一种周期性结构低频宽带圆环换能器

本发明属于水声换能器领域，特别是涉及一种周期性结构低频宽带圆环换能器。

背景技术：

1、近年来，舰船噪声逐渐降低，用被动声呐进行探测愈发变得困难。在这种情况下，在远距离下使用主动声纳配合被动声纳来实施探测成为一种较为适合的方法。

2、然而由于消声瓦的存在主动声呐的工作频率是要低于消声瓦下限频率的，这就需要主动声呐使用的发射换能器具有低频特性。同时，为了远距离探测，需要声呐大功率发射声波，这就要求其使用的发射换能器具有大功率特性。同时，单谐振换能器频带宽度难以满足水声领域对宽带换能器的应用需求，不仅在军事领域，在水声测量、海洋勘测、医疗等领域也都需要宽带换能器。

3、宽带换能器可以保持信号的完整性和准确性，使信号传输过程不失真，提高信号的传输速率，降低误码率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种周期性结构低频宽带圆环换能器,以解决传统换能器在较宽频带时无法进行低频大功率声发射的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种周期性结构低频宽带圆环换能器，包括：

3、过渡块，数量为多个且圆周均布设置，每相邻两个所述过渡块通过一个弯张驱动结构相连；

4、压电陶瓷晶堆，数量为多个并一一对应的设置在每个所述弯张驱动结构内；

5、辐射板，数量为多个并一一对应的连接在每个所述过渡块上，所述辐射板为中空结构。

6、更进一步的，全部所述辐射板形成的第一虚拟圆与全部所述过渡块形成的第二虚拟圆同圆心且第一虚拟圆直径大于第二虚拟圆直径。

7、更进一步的，所述弯张驱动结构上贯穿设置有垂直于第一虚拟圆圆面的预应力螺栓孔。

8、更进一步的，每个所述过渡块远离第二虚拟圆圆心一侧端面与辐射板相连。

9、更进一步的，所述辐射板为圆弧状。

10、更进一步的，所述弯张驱动结构整体呈长条状且远离第一虚拟圆圆心一侧端面上设置有长度方向垂直于第一虚拟圆圆面的条形槽。

11、更进一步的，每个所述压电陶瓷晶堆设置在对应的条形槽内。

12、更进一步的，所述压电陶瓷晶堆通过螺栓固定在弯张驱动结构内。

13、更进一步的，所述过渡块与辐射板通过螺栓连接。

14、更进一步的，所述压电陶瓷晶堆包括若干间隔布置压电圆环陶瓷片，每相邻两个压电圆环陶瓷片极性相反且通过一个电极片相连。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、本换能器由于辐射板空腔结构的存在，从而引入两种振动模态，一种是辐射板的径向振动模态，另一种是辐射板的弯曲振动模态，两种模态耦合从而扩展了带宽。

17、2、本换能器的弯张驱动结构本身就具有小尺寸低频特性，所以用弯张结构驱动曲面辐射板，可以使换能器以较小尺寸在低频工作；

18、3、本换能器的弯张驱动结构驱动辐射板，可以利用其振幅放大效果，使辐射板具有较大的位移进行振动，从而提高了换能器的体积位移，进一步提高了声源级，使得本换能器就兼有弯张换能器短轴方向振动位移放大、刚度低，圆环结构径向振动频率低的特点。

技术特征：

1.一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：全部所述辐射板(1)形成的第一虚拟圆与全部所述过渡块(3)形成的第二虚拟圆同圆心且第一虚拟圆直径大于第二虚拟圆直径。

3.根据权利要求2所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：所述弯张驱动结构(2)上贯穿设置有垂直于第一虚拟圆圆面的预应力螺栓孔(6)。

4.根据权利要求2所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：每个所述过渡块(3)远离第二虚拟圆圆心一侧端面与辐射板(1)相连。

5.根据权利要求1所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：所述辐射板(1)为圆弧状。

6.根据权利要求5所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：所述弯张驱动结构(2)整体呈长条状且远离第一虚拟圆圆心一侧端面上设置有长度方向垂直于第一虚拟圆圆面的条形槽。

7.根据权利要求6所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：每个所述压电陶瓷晶堆(4)设置在对应的条形槽内。

8.根据权利要求7所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：所述压电陶瓷晶堆(4)通过螺栓固定在弯张驱动结构(2)内。

9.根据权利要求1所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：所述过渡块(3)与辐射板(1)通过螺栓连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种周期性结构低频宽带圆环换能器，其特征在于：所述压电陶瓷晶堆(4)包括若干间隔布置压电圆环陶瓷片，每相邻两个压电圆环陶瓷片极性相反且通过一个电极片相连。

技术总结
本发明提出了一种周期性结构低频宽带圆环换能器，属于水声换能器领域。解决传统换能器在较宽频带时无法进行低频大功率声发射的问题。它包括过渡块，数量为多个且圆周均布设置，每相邻两个所述过渡块通过一个弯张驱动结构相连；压电陶瓷晶堆，数量为多个并一一对应的设置在每个所述弯张驱动结构内；辐射板，数量为多个并一一对应的连接在每个所述过渡块上，所述辐射板为中空结构。它主要用于探测工作。

技术研发人员：蓝宇,夏学建
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10