一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器制造技术

本技术公开了一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器，属于水声信号探测技术领域，包括拼镶圆环、平顶锥壳和水密接插件，所述拼镶圆环由正向极化陶瓷片、反向极化陶瓷片、正极电极片和负极电极片构成，所述正向极化陶瓷片、正极电极片、反向极化陶瓷片和负极电极片依次周向排列拼接呈圆环状结构并通过粘接胶胶接，所述平顶锥壳包裹拼镶圆环的外侧面，所述水密接插件通过导线分别与正极电极片和负极电极片连接。本技术通过结合拼镶圆环和平顶锥壳从而获得一款小尺寸、低频和宽带的拼镶圆环—Cymbal组合式发射换能器。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于水声信号探测，涉及一种拼镶圆环—cymbal组合式低频宽带发射换能器。

技术介绍

1、当前在海洋工程领域（如海底油气资源勘探）和基于声学手段的海洋环境监测领域（如海洋声层析、大洋声学测温）对低频宽带大功率换能器的需求越来越强烈；而水声换能器作为一种能够发射或接收声波，并完成声波所携带的信息和能量与电信号间转换的设备，在现代海洋装备和水声信号探测技术中得到广泛应用，也要求水声换能器具有低频、宽带、大功率容量和深水工作等特性以实现海洋科学研究、海底地形测绘、海洋资源勘探以及远距离水声通信等任务。

2、在目前的水声换能器实际应用中，存在以下两种水声换能器，分别为拼镶圆环换能器和cymbal型换能器，拼镶圆环换能器（由多条契形压电陶瓷元件和薄金属电极用胶沾剂粘接拼镶而成）中压电陶瓷材料可灵活地拼接和组合，且组合不同数量和尺寸的压电元件可实现任意尺寸规格的制作，满足不同工作频率要求，频率越低的拼镶圆环换能器尺寸和体积越大，且需采用不同类型的压电元件材料；而cymbal型换能器（由一个厚度极化的压电陶瓷薄圆盘和两个平顶锥壳组成），为取得低频需要过大尺寸的压电元件（为压电陶瓷薄圆盘），不仅制造工艺复杂且造价成本较高，不利于在某些应用中的可用性，同时，拼镶圆环换能器具有径向振动模态和cymbal型换能器中的平顶锥壳具有弯曲振动模态，因工作模态较为单一，这两种结构形式的换能器使得工作带宽较窄。

技术实现思路

1、本技术的目的是为解决换能器低频、宽带的问题，结合拼镶圆环换能器和cymbal型换能器的一些特性，提供一种拼镶圆环—cymbal组合式低频宽带发射换能器，采用拼镶圆环取代传统cymbal型换能器的压电元件—压电陶瓷圆盘，可制造出大直径的cymbal型换能器，使cymbal型低频弯张换能器的设计制造摆脱过大尺寸压电陶瓷圆盘无法制造的困境，通过结合拼镶圆环的径向振动模态和平顶锥壳的弯曲振动模态形成的双模耦合工作模式可有效拓展换能器的工作带宽，可有效解决现有的技术问题，满足实际的应用需求。

2、为解决上述问题，本技术提供如下技术方案为：

3、一种拼镶圆环—cymbal组合式低频宽带发射换能器，包括拼镶圆环、平顶锥壳和水密接插件，所述拼镶圆环由正向极化陶瓷片、反向极化陶瓷片、正极电极片和负极电极片构成，所述正向极化陶瓷片、正极电极片、反向极化陶瓷片和负极电极片依次周向排列拼接呈圆环状结构并通过粘接胶胶接，所述平顶锥壳包裹拼镶圆环的外侧面，所述平顶锥壳由碳纤维材料构成，平顶锥壳设计为顶部为平坦、底部为锥形的形状结构，平顶锥壳与拼镶圆环之间通过粘接胶胶接，所述平顶锥壳外侧设有水密橡胶层灌封，可达到对内部拼镶圆环和平顶锥壳保护的目的，所述水密橡胶层外侧设置有保护罩，可对换能器进行防撞保护，所述水密接插件通过导线分别与正极电极片和负极电极片连接。

4、优选的，所述正向极化陶瓷片和反向极化陶瓷片之间电学并联，正向极化陶瓷片的正电极面与相邻反向极化陶瓷片的正电极面相向并插入所述正极电极片，正向极化陶瓷片的负电极面与相邻反向极化陶瓷片的负电极面相向并插入所述负极电极片。

5、优选的，所述正极电极片和负极电极片的材料为硬铝或者黄铜。

6、优选的，所述正极电极片和负极电极片的内侧面上设置有内侧导线安装孔，所述正极电极片和负极电极片的内侧导线安装孔呈高低方向错开分布，且正极电极片和负极电极片之间的内侧导线安装孔通过导线并联，便于电信号的接收和传输。

7、优选的，所述正极电极片和负极电极片的外侧面上设置有外侧导线安装孔，方便于正极电极片和负极电极片与水密接插件通过导线连接。

8、优选的，所述拼镶圆环沿周边外侧设置有预应力层，可保证大功率工作时拼镶圆环的结构稳定性，所述预应力层设置在平顶锥壳内。

9、优选的，所述保护罩上端一侧安装有水密接插件，因水密接插件具有防水特性，可确保电极片的连接稳定性和防水性能，保护罩上端另一侧安装有吊环，吊环的设置便于拼镶圆环换能器固定在安装位置上。

10、与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：

11、本技术所设计的一种拼镶圆环—cymbal组合式低频宽带发射换能器，通过优化换能器结构和尺寸的方法，结合拼镶圆环的径向振动模态和平顶锥壳的弯曲振动模态实现双模耦合工作模式，进而拓展了新型组合结构换能器的工作带宽；借助拼镶圆环的结构解决了传统cymbal型换能器的驱动元件—压电陶瓷圆盘尺寸受限的困境，拼镶圆环—cymbal组合式发射换能器性能稳定，可靠性强，装配简单，是一款小尺寸的低频设备，利于满足各种复杂和严格的应用需求。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：包括拼镶圆环（1）、平顶锥壳（2）和水密接插件（4），所述拼镶圆环（1）由正向极化陶瓷片（11）、反向极化陶瓷片（12）、正极电极片（13）和负极电极片（14）构成，所述正向极化陶瓷片（11）、正极电极片（13）、反向极化陶瓷片（12）和负极电极片（14）依次周向排列拼接呈圆环状结构并通过粘接胶胶接，所述平顶锥壳（2）包裹拼镶圆环（1）的外侧面，所述平顶锥壳（2）由碳纤维材料构成，平顶锥壳（2）设计为顶部为平坦、底部为锥形的形状结构，所述平顶锥壳（2）与拼镶圆环（1）之间通过粘接胶胶接，所述平顶锥壳（2）外侧设有水密橡胶层（3）灌封，所述水密橡胶层（3）外侧设置有保护罩（5），所述水密接插件（4）通过导线分别与正极电极片（13）和负极电极片（14）连接。

2.根据权利要求1所述的一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：所述正向极化陶瓷片（11）和反向极化陶瓷片（12）之间电学并联，正向极化陶瓷片（11）的正电极面与相邻反向极化陶瓷片（12）的正电极面相向并插入所述正极电极片（13），正向极化陶瓷片（11）的负电极面与相邻反向极化陶瓷片（12）的负电极面相向并插入所述负极电极片（14）。

3.根据权利要求1所述的一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：所述正极电极片（13）和负极电极片（14）的材料为硬铝或者黄铜。

4.根据权利要求1所述的一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：所述正极电极片（13）和负极电极片（14）的内侧面上设置有内侧导线安装孔（15），所述正极电极片（13）和负极电极片（14）的内侧导线安装孔（15）呈高低方向错开分布，且正极电极片（13）和负极电极片（14）之间的内侧导线安装孔（15）通过导线并联。

5.根据权利要求1所述的一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：所述正极电极片（13）和负极电极片（14）的外侧面上设置有外侧导线安装孔（16）。

6.根据权利要求1所述的一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：所述拼镶圆环（1）沿周边外侧设置有预应力层（17），所述预应力层（17）设置在平顶锥壳（2）内。

7.根据权利要求1所述的一种拼镶圆环—Cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：所述保护罩（5）上端一侧安装有水密接插件（4），所述保护罩（5）上端另一侧安装有吊环（6）。

...

【技术特征摘要】

1.一种拼镶圆环—cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：包括拼镶圆环（1）、平顶锥壳（2）和水密接插件（4），所述拼镶圆环（1）由正向极化陶瓷片（11）、反向极化陶瓷片（12）、正极电极片（13）和负极电极片（14）构成，所述正向极化陶瓷片（11）、正极电极片（13）、反向极化陶瓷片（12）和负极电极片（14）依次周向排列拼接呈圆环状结构并通过粘接胶胶接，所述平顶锥壳（2）包裹拼镶圆环（1）的外侧面，所述平顶锥壳（2）由碳纤维材料构成，平顶锥壳（2）设计为顶部为平坦、底部为锥形的形状结构，所述平顶锥壳（2）与拼镶圆环（1）之间通过粘接胶胶接，所述平顶锥壳（2）外侧设有水密橡胶层（3）灌封，所述水密橡胶层（3）外侧设置有保护罩（5），所述水密接插件（4）通过导线分别与正极电极片（13）和负极电极片（14）连接。

2.根据权利要求1所述的一种拼镶圆环—cymbal组合式低频宽带发射换能器，其特征在于：所述正向极化陶瓷片（11）和反向极化陶瓷片（12）之间电学并联，正向极化陶瓷片（11）的正电极面与相邻反向极化陶瓷片（12）的正电极面相向并插入所述正极电极片（13），正向极化陶瓷片（11）的负电极面与相邻反向极化陶瓷片（12）的负电极面相向并插入所述负极电极片（14...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢建新，李晓雷，张艳荣，王宇鹏，
申请(专利权)人：海南声科深蓝海洋技术有限公司，
类型：新型
国别省市：