一种用于三维成像声纳的接收阵列换能器结构的制作方法

本实用新型涉及声学三维成像领域，具体是涉及一种应用于三维成像声纳的接收阵列换能器结构，其具有体积小、制作方便、可以抵挡一定水压强度冲击作用的特点。

背景技术：

随着海洋事业的快速发展，人们对海洋生物、海洋资源、海洋环境的探测和研究在不断深入，其中三维成像声纳在人类海洋活动中扮演着越来越重要的角色，在与海洋相关的诸多领域也得到了广泛的应用，逐渐成为了海洋探测和工程施工的主要装备。而接收阵列换能器在三维成像声纳中起着关键作用，其主要用于接收水下成像目标的反射声波并通过压电陶瓷的压电效应将声波转换为电信号，并将信号传递给上位机进行成像。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种接收阵换能器结构，该接收阵换能器结构能够实现压电陶瓷颗粒的合理布局以及陶瓷颗粒的固定与去耦合，确保接收阵换能器水下密封，以及设备在静水压的作用下不变形不漏水。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提出了一种用于三维成像声纳的接收阵列换能器结构，其特征在于：所述换能器结构具有一个阵板，该阵板上设有去耦合泡沫，屏蔽银层覆盖在该去耦合泡沫外表面，该去耦合泡沫和该屏蔽银层之间、该阵板未与该去耦合泡沫连接的一面以及该屏蔽银层外表面均设置聚氨酯保护层，压电陶瓷颗粒设置在该去耦合泡沫未与该阵板结合一面，陶瓷颗粒引线与该压电陶瓷颗粒连接。

所述阵板材料为铝合金5A06-H114，表面作硬质阳极氧化。

所述阵板的外侧面设有灌封胶止裂槽，所述去耦合泡沫和屏蔽银层之间的聚氨酯保护层设置在该灌封胶止裂槽中。

所述灌封胶止裂槽的底面与侧面均需在硬质氧化后作去氧化层处理，以保证灌封后所述聚氨酯保护层与阵板之间的充分粘合。

该所述的去耦合泡沫材料为聚笨乙烯泡沫塑料，用于核心阵源即压电陶瓷颗粒固定与支撑，其闭孔结构，具有良好的去振动耦合特性。

去耦合泡沫与阵板之间通过环氧树脂粘接固定。

所述的去耦合泡沫上设置压电陶瓷颗粒安装孔，该压电陶瓷颗粒装入该压电陶瓷颗粒安装孔内。

所述的压电陶瓷颗粒与其压电陶瓷颗粒安装孔之间通过过盈配合实现固定。

所述屏蔽银层采用导电银浆，其十分优越的导电性，以及涂刷后的致密性保证了屏蔽银层良好的屏蔽特性。

所述阵板与三维成像声纳装配位置设置O形密封圈。

所述阵板未与该去耦合泡沫结合的一面设置电子设备安装柱。

本实用新型提供的用于三维成像声纳的接收阵列换能器结构，主要用于三维成像声纳信号接收与采集。其平板堆叠式的结构有利于压电陶瓷颗粒的合理布局，硬质去耦泡沫便于陶瓷颗粒的固定，聚氨酯的灌封可以实现接收阵换能器水下密封，铝合金的阵板基材可以保证设备在静水压的作用下不变形不漏水。

附图说明

图1是本实用新型实施例立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例结构剖面示意图；

图3a、图3b是本实用新型实施例中阵板结构示意图；

图4a、图4b是本实用新型实施例中去耦合泡沫结构示意图。

其中：1-阵板，2-去耦合泡沫，3-压电陶瓷颗粒，4-陶瓷颗粒引线，6-灌封胶止裂槽，7-O形密封圈安装槽，8-O形密封圈，9-电子设备安装柱，10-屏蔽银层，11-压电陶瓷颗粒安装孔，12、13、14-聚氨酯保护层。

具体实施方式

为使公众进一步了解本实用新型所采用之技术、手段及其有益效果，特举实施例并配合附图详细说明如下，相信当可由之得以深入而具体的了解。

请参见图1、图2所示，本实施例用于三维成像声纳的接收阵列换能器结构呈现一种平板堆叠式结构，该换能器结构具有一个阵板1，该阵板1上设有多个电子设备安装柱9，去耦合泡沫2设置在该阵板1上相对设置电子设备安装柱9的一面，屏蔽银层10覆盖在该去耦合泡沫2外表面，压电陶瓷颗粒3设置在去耦合泡沫2未与该阵板1结合一面，陶瓷颗粒引线4与该压电陶瓷颗粒3连接。

阵板1结构如图3a、图3b所示，其中图3a是阵板1背面结构示意图，图3b是图3aE-E向剖面图，阵板1与三维成像声纳装配的内侧面四周设计有O形密封圈安装槽7，装配时将O形密封圈8安装在该O形密封圈安装槽7内，可以保证接收阵列换能器与三维成像声纳主体连接处的密封性。

阵板1的厚度由三维成像声纳实际工作时所受的外部水压决定，本实施例中阵板1的厚度为11mm。阵板1材料为铝合金5A06-H114，表面作硬质阳极氧化。该材料具有一定的抗腐蚀性能，表面阳极氧化处理后具有更优越的防腐性能，可以保证接收阵列换能器能够在海洋环境中长期使用，其耐盐雾性指标不小于96h。

该阵板1的外侧面设有灌封胶止裂槽6，去耦合泡沫2和屏蔽银层10之间的聚氨酯保护层12灌注在该灌封胶止裂槽6中，即灌胶后聚氨酯保护层12的胶体流入灌胶止裂槽6内部。该阵板1未与该去耦合泡沫2连接的一面灌封聚氨酯保护层13。

灌封胶止裂槽6的底面与侧面均需在硬质氧化后作去氧化层处理，以保证灌封后聚氨酯保护层12与阵板1之间的充分粘合。

去耦合泡沫2结构见图4a、图4b所示，该去耦合泡沫2上分布压电陶瓷颗粒安装孔11，压电陶瓷颗粒3装入该压电陶瓷颗粒安装孔11内。压电陶瓷颗粒3与其压电陶瓷颗粒安装孔11之间通过过盈配合实现固定。

去耦合泡沫2材料为聚笨乙烯泡沫塑料，用于核心阵源即压电陶瓷颗粒3的固定与支撑，其闭孔结构，具有良好的去振动耦合特性。此外该材料还具有密度小（0.015-0.03）、机械强度高、缓冲性能优越、可加工性好等优点。去耦合泡沫2与阵板1之间通过聚氨酯粘接固定。

屏蔽银层10采用导电银浆，其十分优越的导电性，以及涂刷后的致密性保证了屏蔽银层良好的屏蔽特性。该屏蔽银层10外表面设置聚氨酯保护层14。

聚氨酯保护层用于保护压电陶瓷颗粒，使其与工作介质（水）隔绝。聚氨酯保护层采用真空灌注的方式成形，其材料本身具有良好的密封性和透声性能，可以保证接收阵列换能器的水下密封特性和声学性能。屏蔽银层10位于聚氨酯保护层内，通过聚氨酯层的二次灌注来实现，屏蔽银层采用涂刷的方式成形，涂刷介质为导电银浆，其十分优越的导电性，以及涂刷后的致密性保证了屏蔽银层良好的屏蔽特性。

陶瓷颗粒引线4采用焊接的方式与压电陶瓷颗粒3连接，陶瓷颗粒引线4用于将压电陶瓷颗粒3的工作过程中的压电信号传输至信号采集电路板。电子设备安装柱9与阵板1之间通过M3的螺纹连接，电子设备安装柱9用于三维成像声纳的相关电子元件的安装。

首先阵板1与去耦合泡沫2用环氧树脂粘接固定。压电陶瓷颗粒3一端焊接陶瓷颗粒引线4，要求焊接温度不得达到或超过400℃。在保证焊接强度的基础上使得焊点尽可能小，不得超过1.5mm²。焊接完成后需使用酒精清洗焊点至焊接面银层明亮，无焊油残留。将压电陶瓷颗粒3装入去耦合泡沫2上的压电陶瓷颗粒安装孔11，陶瓷颗粒引线4从阵板1上相应的出线孔引出。

上述装配完成后需要进行去耦合泡沫2灌封，灌封后形成聚氨酯保护层12，与阵板1上的灌封胶止裂槽6紧密粘接，可以防止聚氨酯保护层12与阵板1开裂。待聚氨酯保护层12完全固化后涂刷屏蔽银层10，需保证屏蔽银层10涂刷均匀致密，待屏蔽银层10固化后进行屏蔽银层灌封，灌封后形成聚氨酯保护层14。

待聚氨酯保护层14固化后，安装电子设备固定座9，然后进行接收阵换能器的背面灌封，形成聚氨酯保护层13。