【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于换能器，具体涉及一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器。
技术介绍
1、在一些大功率、高声强的应用中，为了提高换能器的功率容量和声强，需要增大换能器的横向尺寸，但是径向尺寸增大后，通常会大于纵波波长的四分之一，此时换能器的振动模式表现为径向振动与纵向振动的耦合，并且耦合振动会随着径向尺寸的增加而逐渐加强，耦合振动不仅会造成换能器纵向辐射声功率的大幅降低，还会导致换能器辐射表面的纵向位移分布不均匀，严重影响换能器的性能。
2、文献1(shuyu,l.analysis of the equivalent circuit of piezoelectricceramic disk resonators in coupled vibration.journal of sound&vibration,2000,231(2):277-290.)、文献2(watanabe yuji,mori eiji,imamura akio,et al.an analysisof fundamental vibration mode of short column type resonator using apparentelasticity method.1995,51(6):455-462.)和文献3(xu j,lin s.analysis on thethree-dimensional coupled vibration of composite cylindrical piezoelectrictransducer
3、目前研究成果可以发现，这些研究成果虽然在一定程度上能改善换能器的性能，但存在诸如缺少具体理论支撑、结构复杂、径向尺寸较小、对径向振动的抑制效果不理想、带宽较窄等缺点。因此，为更好地促进大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器在实际工程领域中的应用，急需研究新的更有效的方法对大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器的性能进行改善。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器。该换能器通过在换能器的喇叭形前盖板上开设由点缺陷空气圆柱孔和双管柱圆柱孔形成的具有径向带隙的近周期声子晶体结构，实现对大尺寸换能器中有害径向振动的抑制和衰减，使得换能器的振动模态更加单一，并改善换能器喇叭形前盖板辐射面的纵向位移分布均匀度，提高换能器辐射面的振幅增益，解决现有换能器对径向振动抑制效果不理想、振动较小、带宽较窄的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，包括依次相连的后盖板、压电陶瓷晶堆和喇叭形前盖板，所述喇叭形前盖板上开设有n行×n列平行于换能器轴向的圆柱孔，且n为3以上的奇数，其中，位于中心的圆柱孔为点缺陷空气圆柱孔，其余圆柱孔为双管柱圆柱孔，所述双管柱圆柱孔中设置有双管柱结构5。
3、上述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述n为3或5；所述双管柱圆柱孔的半径r和高度h取值为：3mm≤r≤10mm，5mm≤h≤30mm，所述双管柱结构包括外管柱环和内管柱环，且外管柱环的外半径r1、内半径r2和高度h1取值为：2mm≤r1≤9mm，1.5mm≤r2≤8mm，5mm≤h1≤30mm，内管柱环的外半径r3、内半径r4和高度h2取值为：1mm≤r3≤4mm，0.5mm≤r4≤3mm，5mm≤h2≤30mm；所述点缺陷空气圆柱孔的半径r5和高度h3取值为：1mm≤r5≤10mm，5mm≤h3≤30mm。
4、上述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述n为3，所述双管柱圆柱孔4的半径r＝7mm，高度h＝20mm，且外管柱环的外半径r1＝3mm，内半径r2＝2.5mm，高度h1＝20mm，内管柱环的外半径r3＝1.5mm，内半径r4＝1mm，高度h2＝20mm，所述点缺陷空气圆柱孔的半径r5＝7mm，高度h3＝20mm。
5、上述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述后盖板为圆柱体，且压电陶瓷晶堆的两端分别与后盖板的后端面、喇叭形前盖板的前端面相连。
6、上述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述后盖板的半径r6＝31mm，高度h4＝30mm，后盖板上开设有与点缺陷空气圆柱孔对应的安装盲孔，所述后盖板1的材质为铝。
7、上述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述喇叭形前盖板的大端面的半径r7＝31mm，小端面的半径r8＝50mm，高度h5＝35mm，所述喇叭形前盖板的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，包括依次相连的后盖板(1)、压电陶瓷晶堆(2)和喇叭形前盖板(3)，所述喇叭形前盖板(3)上开设有n行×n列平行于换能器轴向的圆柱孔，且n为3以上的奇数，其中，位于中心的圆柱孔为点缺陷空气圆柱孔(6)，其余圆柱孔为双管柱圆柱孔(4)，所述双管柱圆柱孔(4)中设置有双管柱结构(5)。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述n为3或5；所述双管柱圆柱孔(4)的半径r和高度h取值为：3mm≤r≤10mm，5mm≤h≤30mm，所述双管柱结构(5)包括外管柱环(5-1)和内管柱环(5-2)，且外管柱环(5-1)的外半径r1、内半径r2和高度h1取值为：2mm≤r1≤9mm，1.5mm≤r2≤8mm，5mm≤h1≤30mm，内管柱环(5-2)的外半径r3、内半径r4和高度h2取值为：1mm≤r3≤4mm，0.5mm≤r4≤3mm，5mm≤h2≤30mm；所述点缺陷空气圆柱孔(6)的半径r5和高度h3取值为：1mm≤r5≤10mm，5mm≤h3≤30mm。
3.根据权
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述后盖板(1)为圆柱体，且压电陶瓷晶堆(2)的两端分别与后盖板(1)的后端面、喇叭形前盖板(3)的前端面相连。
5.根据权利要求1所述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述后盖板(1)的半径r6＝31mm，高度h4＝30mm，后盖板(1)上开设有与点缺陷空气圆柱孔(6)对应的安装盲孔，所述后盖板(1)的材质为铝。
6.根据权利要求1所述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述喇叭形前盖板(3)的大端面的半径r7＝31mm，小端面的半径r8＝50mm，高度h5＝35mm，所述喇叭形前盖板(3)的材质为铝。
7.根据权利要求1所述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述压电陶瓷晶堆(2)由两个压电陶瓷晶堆板依次同轴堆叠而成，且压电陶瓷晶堆(2)的中心开设有与点缺陷空气圆柱孔(6)对应的安装通孔，压电陶瓷晶堆(2)的外半径r9＝30mm，内半径r10＝7mm，所述压电陶瓷晶堆2的材质为PZT-4。
...【技术特征摘要】
1.一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，包括依次相连的后盖板(1)、压电陶瓷晶堆(2)和喇叭形前盖板(3)，所述喇叭形前盖板(3)上开设有n行×n列平行于换能器轴向的圆柱孔，且n为3以上的奇数，其中，位于中心的圆柱孔为点缺陷空气圆柱孔(6)，其余圆柱孔为双管柱圆柱孔(4)，所述双管柱圆柱孔(4)中设置有双管柱结构(5)。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述n为3或5；所述双管柱圆柱孔(4)的半径r和高度h取值为：3mm≤r≤10mm，5mm≤h≤30mm，所述双管柱结构(5)包括外管柱环(5-1)和内管柱环(5-2)，且外管柱环(5-1)的外半径r1、内半径r2和高度h1取值为：2mm≤r1≤9mm，1.5mm≤r2≤8mm，5mm≤h1≤30mm，内管柱环(5-2)的外半径r3、内半径r4和高度h2取值为：1mm≤r3≤4mm，0.5mm≤r4≤3mm，5mm≤h2≤30mm；所述点缺陷空气圆柱孔(6)的半径r5和高度h3取值为：1mm≤r5≤10mm，5mm≤h3≤30mm。
3.根据权利要求2所述的一种大尺寸双管柱夹心式纵振压电陶瓷换能器，其特征在于，所述n为3，所述双管柱圆柱孔(4)的半径r＝7mm，高度h＝20mm，且外管柱环(5-1)的外半径r1＝3mm，内半径r...
【专利技术属性】
技术研发人员：林基艳，林书玉，张慧，张雅琼，郑欢欢，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：
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