压电致动器以及低频水声换能器制造技术

本发明专利技术实施例提供的压电致动器以及低频水声换能器包括第一连接器、第二连接器以及第一组压电致动器，并且第一组压电致动器包括多个第一压电材料柱。第一电压材料柱的一端与位于第一连接器的第一凹槽相匹配，第一电压材料柱的另一端与位于第二连接器的第二凹槽相匹配。多个第一压电材料柱收缩或伸长，可以带动第一连接器以及第二连接器的位移。通过适当的电压激励，可使得压电材料的纵向振荡位移叠加增大，因此，由压电致动器作为驱动机构的低频水声换能器的发生功率容量增加。本发明专利技术实施例提供的压电致动器以及低频水声换能器改善了现有的低频水声换能器的发生容量有限的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声学传感器领域，具体而言，涉及一种压电致动器以及低频水声换能器。
技术介绍
目前，利用声波作为信息载体是较为有效的水下探测手段，而水声换能器是水下探测不可缺少的关键部件。伴随着现代声呐技术的快速发展和应用要求的不断提高，水声换能器的低频、轻小型化已成为其发展的重要趋势。目前应用较为广泛的低频换能器包括超磁致伸缩低频水声换能器、弯张换能器及其改型产品、弯曲换能器等。然而，现有的大多低频水声换能器虽然能做到小型化，但往往低频水声换能器中的压电材料沿压电材料的纵向振荡位移较小，使得换能器的发声功率容量有限。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种压电致动器以及低频水声换能器，以改善现有的低频水声换能器发声容量有限的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种压电致动器，包括：第一连接器、与所述第一连接器相对设置的第二连接器、以及第一组压电致动器。所述第一组压电致动器包括多个第一压电材料柱，所述第一连接器与所述第二连接器相对的表面设置有多个第一凹槽，所述第二连接器与所述第一连接器相对的表面设置有多个与所述第一凹槽相对应的第二凹槽，所述多个第一凹槽的数量与所述多个第二凹槽的数量均等于所述多个第一压电材料柱的数量；所述第一组压电致动器与所述第一连接器通过第一压电材料柱与第一凹槽相匹配的方式固定连接；所述第一组压电致动器与所述第二连接器通过第一压电材料柱与第二凹槽相匹配的方式固定连接。上述的压电致动器中，还包括第二组压电致动器，所述第二组压电致动器包括多个第二压电材料柱，所述第一连接器与所述第二连接器相对的表面设置有多个贯穿所述第一连接器的第一通孔，所述第二连接器与所述第一连接器相对的表面设置有多个第三凹槽，所述多个第一通孔的数量与所述多个第三凹槽的数量均等于所述多个第二压电材料柱的数量；所述第二组压电致动器与所述第一连接器通过第二压电材料柱与第一通孔相插合的方式连接；所述第二组压电致动器与所述第二连接器通过第二压电材料柱与第三凹槽相匹配的方式固定连接。第二组压电致动器中的第二压电材料柱的一端与第一连接器的第一通孔相插合，第二电压材料柱的另一端与第二连接器的第三凹槽相匹配，即第二压电材料柱与第二连接器固定连接，但第二压电材料柱未贯穿第二连接器；第二压电材料柱插入位于第一连接器的第一通孔，第二压电材料柱贯穿第一连接器。多个第二压电材料柱的数量可以为三个，则位于第一连接器的第一通孔的数量也为三个，位于第二连接器的第三凹槽的数量同样为三个。上述的压电致动器中，还包括第三组压电致动器，所述第三组压电致动器包括多个第三压电材料柱，所述第一连接器与所述第二连接器相对的表面设置有多个第四凹槽，所述第二连接器与所述第一连接器相对的表面设置有多个贯穿所述第二连接器的第二通孔，所述多个第四凹槽的数量与所述多个第二通孔的数量均等于所述多个第三压电材料柱的数量；所述第三组压电致动器与所述第一连接器通过第三压电材料柱与第四凹槽相匹配的方式固定连接；所述第三组压电致动器与所述第二连接器通过第三压电材料柱与第二通孔相插合的方式连接。第三压电材料柱的一端与第一连接器的第四凹槽相匹配，第三压电材料柱的另一端与第二连接器的第二通孔相插合，即第三压电材料柱与第一连接器固定连接，且第三压电材料柱未贯穿第一连接器；第三压电材料柱与插入第二连接器的第二通孔，且第三压电材料柱贯穿第二连接器。第三压电材料柱的数量可以为三个，则第一连接器的第四凹槽的数量也为三个，第二连接器的第二通孔的数量同样为三个。优选地，上述的压电致动器中，所述多个第一压电材料柱、多个第二压电材料柱以及多个第三压电材料柱均为圆柱状压电材料柱。上述的所有压电材料柱均可以为圆柱状压电材料柱，应当理解，压电材料柱也可以为其他的形状例如棱柱，压电材料柱的具体形状不应该理解为是对本专利技术的限制。优选地，上述的压电致动器中，所述圆柱状压电材料柱均由压电陶瓷叠堆组成。圆柱状压电材料柱均可以由压电陶瓷叠堆组成，具体地，每个圆柱状压电材料柱均可以由偶数个压电陶瓷薄片串联粘接而成，且相邻两个压电陶瓷薄片的极化方向是相反的，其中，压电陶瓷包括PZT压电陶瓷及其衍生材料。压电材料柱可以由压电陶瓷叠堆组成，也可以通过其他的方式形成，例如由径向极化的压电陶瓷管组成，压电材料柱的具体形成方式不应该理解为是对本专利技术限制。优选地，上述的压电致动器中，所述多个第一压电材料柱、多个第二压电材料柱以及多个第三压电材料柱均为长方体状压电材料柱。上述的压电材料柱均可以为长方体状压电材料柱，应当理解，压电材料柱也可以为其他的形状例如棱柱，压电材料柱的具体形状不应该理解为是对本专利技术的限制。优选地，上述的压电致动器中，所述长方体状压电材料柱均由铅基弛豫铁电单晶制成。铅基弛豫铁电单晶具体可以包括Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3，Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3，Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3，Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr0.48Ti0.52)O3及其衍生材料。可以理解，压电材料柱也可以由其他的材料制成，压电材料柱的具体制造材料不应该理解为是对本专利技术限制。优选地，上述的压电致动器中，所述长方体状压电材料柱中的每个均包括第一单晶片和第二单晶片，所述第一单晶片的尺寸与第二单晶片的尺寸相同，所述第一单晶片与第二单晶片通过粘接的方式固定连接。第一单晶片以及第二单晶片的单晶切片极化方向为[011]，在[100]方向具有较高的横向压电系数。其中，[011]方向为单晶的极化方向，[100]方向为驱动方向。优选地，上述的压电致动器中，还包括中心机械预紧柱，所述第一连接器以及第二连接器均还包括分别位于所述第一连接器与第二连接器的中心通孔，所述中心机械预紧柱与所述第一连接器的中心通孔相插合，所述中心机械预紧柱与所述第二连接器的中心通孔相插合。第一连接器包括贯穿第一连接器的中心通孔，第二连接器包括贯穿第二连接器的中心通孔，第一连接器的中心通孔的位置与第二连接器的中心通孔的位置相对应。中心机械预紧柱可以与第一连接器的中心通孔相插合，中心机械预紧柱与第二连接器的中心通孔相插合。本专利技术实施例还提供了一种低频水声换能器，该低频水声换能器包括上述的压电致动器，还包括前辐射头以及尾质量块，所述压电致动器的一端与所述前辐射头固定连接，所述压电致动器的另一端与所述尾质量块固定连接。本专利技术实施例提供的压电致动器以及低频水声换能器的有益效果为：本专利技术实施例提供的压电致动器以及低频水声换能器包括第一连接器、第二连接器以及第一组压电致动器，并且第一组压电致动器包括多个第一压电材料柱。第一电压材料柱的一端与位于第一连接器的第一凹槽相匹配，第一电压材料柱的另一端与位于第二连接器的第二凹槽相匹配。多个第一压电材料柱收缩或伸长，可以带动第一连接器以及第二连接器的位移。通过适当的电压激励，可使得压电材料的纵向振荡位移叠加增大，因此，由压电致动器作为驱动机构的低频水声换能器的发生功率容量增加。本专利技术实施例提供的压电致动器以及低频水声换能器改善了现有的低频水声换能器的发生容量有限的问题。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电致动器，其特征在于，包括：第一连接器、与所述第一连接器相对设置的第二连接器、以及第一组压电致动器，所述第一组压电致动器包括多个第一压电材料柱，所述第一连接器与所述第二连接器相对的表面设置有多个第一凹槽，所述第二连接器与所述第一连接器相对的表面设置有多个与所述第一凹槽相对应的第二凹槽，所述多个第一凹槽的数量与所述多个第二凹槽的数量均等于所述多个第一压电材料柱的数量；所述第一组压电致动器与所述第一连接器通过第一压电材料柱与第一凹槽相匹配的方式固定连接；所述第一组压电致动器与所述第二连接器通过第一压电材料柱与第二凹槽相匹配的方式固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种压电致动器，其特征在于，包括：第一连接器、与所述第一连接器相对设置的第二连接器、以及第一组压电致动器，所述第一组压电致动器包括多个第一压电材料柱，所述第一连接器与所述第二连接器相对的表面设置有多个第一凹槽，所述第二连接器与所述第一连接器相对的表面设置有多个与所述第一凹槽相对应的第二凹槽，所述多个第一凹槽的数量与所述多个第二凹槽的数量均等于所述多个第一压电材料柱的数量；所述第一组压电致动器与所述第一连接器通过第一压电材料柱与第一凹槽相匹配的方式固定连接；所述第一组压电致动器与所述第二连接器通过第一压电材料柱与第二凹槽相匹配的方式固定连接。2.根据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，还包括第二组压电致动器，所述第二组压电致动器包括多个第二压电材料柱，所述第一连接器与所述第二连接器相对的表面设置有多个贯穿所述第一连接器的第一通孔，所述第二连接器与所述第一连接器相对的表面设置有多个第三凹槽，所述多个第一通孔的数量与所述多个第三凹槽的数量均等于所述多个第二压电材料柱的数量；所述第二组压电致动器与所述第一连接器通过第二压电材料柱与第一通孔相插合的方式连接；所述第二组压电致动器与所述第二连接器通过第二压电材料柱与第三凹槽相匹配的方式固定连接。3.根据权利要求2所述的压电致动器，其特征在于，还包括第三组压电致动器，所述第三组压电致动器包括多个第三压电材料柱，所述第一连接器与所述第二连接器相对的表面设置有多个第四凹槽，所述第二连接器与所述第一连接器相对的表面设置有多个贯穿所述第二连接器的第二通孔，所述多个第四凹槽的数量与所述多个第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏辉，刘国希，王志鹏，石花朵，
申请(专利权)人：北京越音速科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11