全向水声换能器阵的制作方法

本技术涉及声学传感器，具体而言，涉及一种全向水声换能器阵。

背景技术：

1、水声换能器可实现电能和声能的相互转换，是声呐探测设备的主要组成部分。换能器在施加一定的电压后，向水中发射探测声波，接收经探测目标反射的回波，并转换成微弱的回波电信号，再经信号处理得到目标的距离、方位、性质等信息。随着海洋渔业资源开发和利用的快速发展，高性能的水声换能器在探鱼的便捷性和针对性方面发挥着越来越重要的作用。

2、探鱼用水声换能器通常采用径向模式、厚度模式或33模式的工作原理。受限于陶瓷极化方向的厚度，厚度模式和33模式的换能器的工作频率通常较高，探测距离偏短，难以用于远距离目标探测。为了获得较低的工作频率，可采用径向模式，但这样会使波束宽度变窄，探测范围受限；或者采用复合棒型或陶瓷堆叠的方式，但这样会使其尺寸和重量较大，结构复杂，可靠性降低。

3、此外，探鱼专用全向水声换能器阵也较为少见。近年来，公开号为cn202332264u(名称为“一种集成式水声换能器基阵”)和cn204360773u(名称为“一种小型化组合水声换能器基阵”)的专利公开了一种探测方位较广的组合式水声换能器基阵，但该结构仍然无法实现全方位的探测，且探测频率较高，探测距离受限，难以用于远距离目标探测。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种全向水声换能器阵，以在一定程度上解决现有技术中远距离全方位的目标探测与近距离目标的高精度成像不能同时兼顾的技术问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

3、一种全向水声换能器阵，包括发射换能器阵、接收换能器阵、收发合置换能器阵、结构件和透声密封胶件；

4、所述发射换能器阵和所述接收换能器阵均连接在所述结构件的周向上；且沿所述结构件的轴向，所述接收换能器阵设置在所述发射换能器阵的上方和/或下方；

5、所述收发合置换能器阵连接在所述结构件的底部；

6、所述发射换能器阵和所述接收换能器阵采用中低频的工作频率；所述收发合置换能器阵采用中高频或者多频的工作频率；

7、所述透声密封胶件与所述结构件连接，且所述发射换能器阵、所述接收换能器阵和所述收发合置换能器阵分别密封于所述透声密封胶件内；

8、所述发射换能器阵、所述接收换能器阵和所述收发合置换能器阵的声学信号能够分别发射到所述透声密封胶件的外部。

9、在上述任一技术方案中，可选地，所述发射换能器阵的数量为多个；多个所述发射换能器阵间隔设置在所述结构件的周向上；

10、沿所述结构件的轴向，每个所述发射换能器阵包括一个或者多个发射换能器，所述发射换能器的数量由发射换能器的工作频率和定向精度决定。

11、在上述任一技术方案中，可选地，多个所述发射换能器阵周向等间距的设置在所述结构件上；

12、所述发射换能器阵为线阵；

13、沿所述结构件的轴向，多个所述发射换能器对齐设置；

14、所述发射换能器采用31工作模式的压电陶瓷或晶体等压电材料，或者所述发射换能器采用32工作模式的压电陶瓷或晶体等压电材料。

15、在上述任一技术方案中，可选地，所述接收换能器阵的数量为一个或者多个；所述接收换能器阵的数量为多个时，多个所述接收换能器阵设置在所述结构件的轴向上；

16、沿所述结构件的周向，每个所述接收换能器阵包括多个接收换能器，所述接收换能器的数量由接收换能器的工作频率和定向精度决定。

17、在上述任一技术方案中，可选地，多个所述接收换能器均匀的间隔设置在所述结构件的周向上；

18、所述接收换能器阵为圆周阵。

19、在上述任一技术方案中，可选地，相邻两个所述接收换能器阵的接收换能器交错设置；

20、所述接收换能器采用31工作模式的压电陶瓷或晶体等压电材料，或者所述接收换能器采用32工作模式的压电陶瓷或晶体等压电材料。

21、在上述任一技术方案中，可选地，沿所述结构件的周向，单个所述接收换能器阵的所述接收换能器的数量，由接收换能器的工作频率和定向精度决定，一般大于所述发射换能器阵的数量；沿所述结构件的轴向，所述接收换能器阵的数量，一般小于单个所述发射换能器阵的所述发射换能器的数量；

22、至少部分所述接收换能器沿所述结构件的径向设置，或者至少部分所述接收换能器向下倾斜。

23、在上述任一技术方案中，可选地，所有所述接收换能器沿所述结构件的径向设置；

24、或者，所有所述接收换能器向下倾斜角度相同。

25、在上述任一技术方案中，可选地，所述收发合置换能器阵包括一个或者多个收发合置换能器；

26、所述收发合置换能器的工作频率为中高频、中频和中低频中的一种或者多种组合。

27、在上述任一技术方案中，可选地，所述结构件采用刚性材质；

28、所述结构件内部设置有传感器；所述传感器包括但不限于温度传感器、盐度传感器和压力传感器中的一种或者多种。

29、在上述任一技术方案中，可选地，所述透声密封胶件具有良好的透声性能，将所述发射换能器阵、所述接收换能器阵和所述收发合置换能器阵包裹密封，防止渗水。

30、本实用新型的有益效果主要在于：

31、本实用新型提供的全向水声换能器阵，通过设置在结构件周向上的发射换能器阵和接收换能器阵，且发射换能器阵和接收换能器阵采用中低频的工作频率，可实现周向的全方位远距离发射和周向的远距离回波信号接收，进而可实现远距离全方位的目标探测，例如可对鱼群进行远距离的定位，为渔船指定目标方向。通过设置在结构件底部的收发合置换能器阵，且收发合置换能器阵采用中高频或者多频的工作频率，可实现近距离高精度成像，例如可用于近距离捕捞时的高精度成像。综上，该全向水声换能器阵，通过发射换能器阵、接收换能器阵和收发合置换能器阵的结合，既可实现远距离全方位的目标探测，又可实现近距离目标的高精度成像。

32、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种全向水声换能器阵，其特征在于，包括发射换能器阵、接收换能器阵、收发合置换能器阵、结构件和透声密封胶件；

2.根据权利要求1所述的全向水声换能器阵，其特征在于，所述发射换能器阵的数量为多个；多个所述发射换能器阵间隔设置在所述结构件的周向上；

3.根据权利要求2所述的全向水声换能器阵，其特征在于，多个所述发射换能器阵周向等间距的设置在所述结构件上；

4.根据权利要求2所述的全向水声换能器阵，其特征在于，所述接收换能器阵的数量为一个或者多个；所述接收换能器阵的数量为多个时，多个所述接收换能器阵设置在所述结构件的轴向上；

5.根据权利要求4所述的全向水声换能器阵，其特征在于，多个所述接收换能器均匀的间隔设置在所述结构件的周向上；

6.根据权利要求4所述的全向水声换能器阵，其特征在于，相邻两个所述接收换能器阵的接收换能器交错设置；

7.根据权利要求4所述的全向水声换能器阵，其特征在于，沿所述结构件的周向，单个所述接收换能器阵的所述接收换能器的数量，大于所述发射换能器阵的数量；沿所述结构件的轴向，所述接收换能器阵的数量，小于单个所述发射换能器阵的所述发射换能器的数量；

8.根据权利要求7所述的全向水声换能器阵，其特征在于，所有所述接收换能器沿所述结构件的径向设置；

9.根据权利要求1所述的全向水声换能器阵，其特征在于，所述收发合置换能器阵包括一个或者多个收发合置换能器；

10.根据权利要求1所述的全向水声换能器阵，其特征在于，所述结构件采用刚性材质；

技术总结
一种全向水声换能器阵，涉及声学传感器技术领域。该全向水声换能器阵包括发射换能器阵、接收换能器阵、收发合置换能器阵、结构件和透声密封胶件；发射换能器阵和接收换能器阵均连接在结构件周向上；且沿结构件的轴向，接收换能器阵设置在发射换能器阵的上方和/或下方；收发合置换能器阵连接在结构件的底部；发射换能器阵和接收换能器阵采用中低频的工作频率；收发合置换能器阵采用中高频或者多频的工作频率；透声密封胶件与结构件连接，且发射换能器阵、接收换能器阵和收发合置换能器阵分别位于透声密封胶件内。本技术提供一种全向水声换能器阵，以解决现有技术中远距离全方位的目标探测与近距离目标的高精度成像不能同时兼顾的技术问题。

技术研发人员：石花朵,李欣,马红月
受保护的技术使用者：北京越音速科技有限公司
技术研发日：20230202
技术公布日：2024/1/13