本发明属于水声换能器，特别是涉及一种高机电转换效率的高频水声接收换能器。
背景技术：
1、高频水声接收换能器广泛地应用于水下成像与扫测声呐平台，以及水下无线电能传输等领域。提高换能器的机-电转换效率能够提升水声换能器接收能力，从而提升声呐平台的探测距离与精度，以及电能无线传输效率。压电材料作为水声换能器的核心部件，能够实现声能与电能之间的转换，其机电性能对水声换能器电声性能具有决定性影响。通常提升压电单元机电转换效率的方法如下：采用高有效机电耦合系数的压电材料，利用高机电耦合系数的1-3型压电复合材料替代块体压电陶瓷材料。
2、近些年来，大尺寸铅基织构陶瓷能制备成为可能，其机电耦合系数与压电常数可达到k33>0.9，d33>1000pc/n，前者较普通陶瓷提升50％，后者提升2～5倍。结合铅基织构陶瓷高机电耦合系数与改进的1-3型压电复合材料结构，本发明提出了一种高机电转换效率的高频水声接收换能器。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有高频水声接收换能器的机电转换效率低的问题，提出了一种高机电转换效率的高频水声接收换能器。所述换能器结合新型压电材料与复合结构的换能器研制技术，可以将压电单元的有效机电耦合系数提升10％。
2、本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种高机电转换效率的高频水声接收换能器，所述换能器包括第一层水密层1，为外场声压作用表面；第二层前盖板2，作为增敏结构，作用是放大施加在第一层水密层1上的外场声压；第三层柔性电极3；第四层1-3型压电复合材料4，其压电相为铅基织构陶瓷；第五层铅基织构陶瓷底座5。
3、进一步地，所述前盖板2为轻质的、刚度大的金属或者陶瓷薄片。
4、进一步地，放大倍数为第二层前盖板2面积与第四层1-3型压电复合材料4的压电小柱总横截面积比值。
5、进一步地，所述第三层柔性电极3是柔性铜电极或者柔性银电极。
6、进一步地，所述第三层柔性电极3的厚度为0.075mm。
7、进一步地，所述第四层1-3型压电复合材料4形成的压电小柱间无填充物质，即压电小柱周围被空气包围。
8、进一步地，第五层铅基织构陶瓷底座5与1-3型压电复合材料4是一体的，目的是固定压电小柱形成结构稳定的1-3型压电复合材料结构。
9、进一步地，将整个换能器结构置于换能器外壳7中，且被去耦材料包围。
10、进一步地，在第三层柔性电极3与第五层铅基织构陶瓷底座5各引出一条电极引线8，所述电极引线8穿出外壳7。
11、进一步地，所述外壳7与整个换能器之间设有多个预应力螺栓孔6，用于安装预应力螺栓。
12、与现有技术相比，本发明的有益效果：
13、现有高频换能器中使用的1-3型压电复合材料通常传统压电陶瓷是压电相，环氧树脂是聚合物相，压电陶瓷的纵向机电耦合系数大约0.6～0.7，在聚合物相的约束下有效机电耦合系数会进一步下降至0.5～0.6。本发明选择的织构压电陶瓷纵向机电耦合系数高于0.9，且采用1-3型压电复合材料骨架中无填充材料的复合形式，避免了聚合物相对织构压电陶瓷纵向机电耦合系数的劣化作用。进一步地，为进一步提升水声换能器灵敏度，将在1-3型压电复合材料骨架上放置前盖板，发挥压力增敏作用，使得灵敏度提升3db及以上。同时，为有效地传递前盖板与压电小柱间的压电效应，在二者之间添加一柔性电极。
1.一种高机电转换效率的高频水声接收换能器，其特征在于，所述换能器包括第一层水密层(1)，为外场声压作用表面；第二层前盖板(2)，作为增敏结构，作用是放大施加在第一层水密层(1)上的外场声压；第三层柔性电极(3)；第四层1-3型压电复合材料(4)，其压电相为铅基织构陶瓷；第五层铅基织构陶瓷底座(5)。
2.根据权利要求1所述的换能器，其特征在于，所述前盖板(2)为轻质的、刚度大的金属或者陶瓷薄片。
3.根据权利要求1所述的换能器，其特征在于，放大倍数为第二层前盖板(2)面积与第四层1-3型压电复合材料(4)的压电小柱总横截面积比值。
4.根据权利要求1所述的换能器，其特征在于，所述第三层柔性电极(3)是柔性铜电极或者柔性银电极。
5.根据权利要求4所述的换能器，其特征在于，所述第三层柔性电极(3)的厚度为0.075mm。
6.根据权利要求1所述的换能器，其特征在于，所述第四层1-3型压电复合材料(4)形成的压电小柱间无填充物质，即压电小柱周围被空气包围。
7.根据权利要求1所述的换能器，其特征在于，第五层铅基织构陶瓷底座(5)与1-3型压电复合材料(4)是一体的，目的是固定压电小柱形成结构稳定的1-3型压电复合材料结构。
8.根据权利要求1所述的换能器，其特征在于，将整个换能器结构置于换能器外壳(7)中，且被去耦材料包围。
9.根据权利要求8所述的换能器，其特征在于，在第三层柔性电极(3)与第五层铅基织构陶瓷底座(5)各引出一条电极引线(8)，所述电极引线(8)穿出外壳(7)。
10.根据权利要求8所述的换能器，其特征在于，所述外壳(7)与整个换能器之间设有多个预应力螺栓孔(6)，用于安装预应力螺栓。