本发明涉及一种换能器，尤其是一种新型压电式声学换能器。
背景技术：
在目前的声阵列信号处理系统中，多个声学换能器按一定几何形状排列成一个平面阵。这些阵元一般是由收发合置的声学换能器组成的。其基本工作原理是，声换能器基阵利用相控阵原理向空中定向发射一定频率范围的脉冲声波信号，并接收定向回波信号，经过信号调理放大及滤波处理，送入ad采集以后，交由数字信号处理系统进行处理，提取出有用的回波信息，反演得到最后的结果。
声学换能器基阵是声阵列信号处理系统中的关键设备，对系统探测性能的好坏起着举足轻重的作用。为了保证声学换能器基阵能够满足系统的使用要求，具备优异的性能，对组成基阵的声学换能器的性能特点有以下几点特殊的要求：(1)换能器具有收、发两用的功能特点，且要求在系统规定的工作频率范围内，换能器的体积尺寸较小，满足换能器组阵时必须符合最佳间距的要求；(2)换能器应具有较高的电声或声电转换效率，即接收灵敏度和发射声压级均具有较高的性能特点；(3)换能器接收性能方面具有低本底噪声的性能特点，以保证系统接收端能达到较高的信噪比。
总之为了提高声学换能器基阵的技术性能，以保证系统能达到较高的测量性能，要求声学换能器应具有体积尺寸小，工作频率范围宽，接收灵敏度高、噪声低，发射声压级高等优点。
目前国内有关收发两用换能器的研制和应用正处于从跟踪、消化、吸收国外同类产品的先进技术向自主创新方向发展的过渡阶段。在专用换能器技术方面，迄今为止国内还没有人研发此类收发两用换能器产品，更谈不上有特殊用途的成熟产品。
根据上述对声学换能器的技术要求分析，目前有几种基于不同工作原理的声学换能器均具有收、发两用的功能，例如有动圈式、动磁式、电磁式、电容式和压电式换能器等。通过对这几种类型换能器性能特点的对比分析，结合参照声阵列信号处理系统对换能器性能的具体要求，得出压电式换能器是能够满足目前使用的最佳方案选择。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种新型压电式声学换能器，性能能够很好的满足系统对收发合置声学换能器的要求，换能器的电声性能指标也已经达到先进水平。
本发明的技术方案为：一种新型压电式声学换能器，包括外壳、支撑环、三叠片复合压电换能组件、锥形振膜、声学压缩腔、号筒喉部出声口、号筒和折叠式号筒辐射器；
所述外壳内围绕构成一腔体结构，所述腔体结构的底壁上设有支撑环，所述支撑环上支撑设有三叠片复合压电换能组件，所述三叠片复合压电换能组件是由金属薄片材料及其两端的压电陶瓷材料复合形成，所述三叠片复合压电换能组件上设有锥形振膜且锥形振膜与所述腔体结构的两侧壁相接，所述锥形振膜与声学压缩腔相连通，所述声学压缩腔的上部与号筒喉部出声口的一端相连通，所述号筒喉部出声口的另一端与号筒相连通，所述号筒外罩设有折叠式号筒辐射器且折叠式号筒辐射器也相契设于外壳上。
优选地，所述声学压缩腔为锥形。
优选地，所述号筒为锥形。
优选地，所述折叠式号筒辐射器的底部设置了若干个漏水孔。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的一种新型压电式声学换能器，通过对换能元件、声学元件的材料和结构进行精心挑选和创新设计，充分发挥了压电式换能器固有的性能特点和优势，更好地满足了系统的使用要求；最终此新型压电式换能器体积尺寸小，电声转换效率高，工作频率范围合适可控，接收噪声低，信噪比高的优点和特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种新型压电式声学换能器，包括外壳1、支撑环2、三叠片复合压电换能组件3、锥形振膜4、声学压缩腔5、号筒喉部出声口6、号筒7和折叠式号筒辐射器8。
外壳1内围绕构成一腔体结构，腔体结构的底壁上设有支撑环2，支撑环2上支撑设有三叠片复合压电换能组件3，三叠片复合压电换能组件3是由金属薄片材料及其两端的压电陶瓷材料复合形成。
三叠片复合压电换能组件3上设有锥形振膜4且锥形振膜4与腔体结构的两侧壁相接，锥形振膜4与声学压缩腔5相连通，声学压缩腔5为锥形，声学压缩腔5的上部与号筒喉部出声口6的一端相连通，号筒喉部出声口6的另一端与号筒7相连通。号筒7为锥形。
号筒7外罩设有折叠式号筒辐射器8且折叠式号筒辐射器8也相契设于外壳1上。折叠式号筒辐射器8的底部设置了若干个漏水孔。
本发明的工作原理为：本专利采用压电陶瓷材料与金属薄片材料复合形成的三叠片结构，在电场或声波作用下产生弯曲振动，利用压电材料的正、逆压电效应实现电声或声电的能量转换，满足收发两用的用途；取代了国内生产使用的此类压电换能器多只采用双叠片结构，主要用于单一目的发声，没有考虑收发两用的功能。
三叠片复合压电换能组件3是换能器的核心零部件，制作它的材料性能和设计参数，基本决定着换能器工作频率特性和机电转换效率。采用三叠片结构实现压电换能器的换能元件，是本专利的另一技术特点，采用这一工艺技术，能够提高换能器的电声性能指标(例如提高频率响应特性、电声转换效率，降低失真和噪声)。同时，将三叠片中上下两面的压电片用连接环连接到一起，作为压电片的一级；金属片上引线作为压电片的另一级。这样不但可以提高换能器的灵敏度，还可以降低失真和噪声。
锥形振膜4的作用是换能器中机械能和声能相互转换的桥梁，它将三叠片复合压电换能组件的机械振动有效转换成声波辐射，反之也可将作用于锥形振膜上的声波能集中吸收传导至三叠片上使其产生高效的机械振动，从而完成换能器收发合置的功能。
支撑环2的作用是约束三叠片换能元件机械振动的边界条件，使换能元件的损耗降到最低程度也就是提高了换能元件的机电耦合效率，另外更重要的作用是它可以降低三叠片换能元件的固有振动模态频率，使小尺寸压电换能器能够工作在较低的频率范围，这样可以更好地满足系统对换能器的技术要求(因为频率越低测风声雷达的探测高度越高)。采用支撑环结构也是本专利的一个技术特点。
声学压缩腔5的作用是放大换能器的声辐射功率，它与折叠式号筒辐射器配合使用，使小体积尺寸的压电式换能器能达到较高的辐射声源级和电声转换效率，以满足系统的使用要求。采用声学压缩腔的设计理念，是本专利的技术特点之一，声学压缩腔的设计参数确定必须通过物理建模和声学数值仿真技术获得。
折叠式号筒辐射器8的作用是保证换能器发射声波时能与空气负载阻抗形成良好匹配，使换能器的声功率能够有效输出；同时换能器作为接收声波信号使用时，起到聚集声能量的作用，提高换能器的接收灵敏度。采用折叠式号筒结构设计，不但降低了号筒的长度，同时还起到防雨淋作用；在底部还设置了漏水孔，防止号筒里面积水。
综上所述的换能器的性能能够很好的满足系统对收发合置声学换能器的性能特点的特殊要求(体积尺寸小，电声转换效率高，工作频率范围合适可控，接收噪声低，信噪比高的优点和特点)。换能器的电声性能指标已经达到了先进的水平，并且填补了国内在此类产品技术方面的空白。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。