一种数字式流控制水声发射换能器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种数字式流控制水声发射换能器，包括一壳体以及设于壳体内的加压泵、耐压水箱、由复数条流控管组成的流控管组、复数个电控阀门、声发射控制器、将流体外排的排水管；加压泵的进水口连通外界水源，出水口连通耐压水箱，各流控管的一端分别与耐压水箱连通，另一端均接入排水管，各流控管上均设置一电控阀门，声发射控制器具有与流控管数量相同的输出端口，输出端口与电控阀门一一对应连接，声发射控制器将输入的电压信号转换成数字信号，且该数字信号的每一位对应声发射控制器的一输出端口。本实用新型专利技术通过数字式控制方式对由换能器内至外的水流流速进行调制，形成速度脉动进而对外辐射声波，具有优越的低频声发射性能，且体积小、重量轻、功率低。

A digital flow-controlled underwater acoustic emission transducer

The utility model relates to a digital flow-controlled underwater acoustic emission transducer, which comprises a shell and a pressure pump, a pressure-resistant water tank, a flow-control tube group composed of plural flow-control tubes, a plural electric control valve, an acoustic emission controller, and a drainage pipe for discharging fluid; a water inlet of a pressure pump is connected with an external water source, and a water outlet is connected with a pressure-resistant water tank, and one end of each flow-control pipe. The other end is connected to the drain pipe. An electronic control valve is installed on each flow control pipe. The acoustic emission controller has the same output port as the flow control tube. The output port is connected with the electric control valve one by one. The acoustic emission controller converts the input voltage signal into digital signal, and each of the digital signals corresponds to an output of the acoustic emission controller. Port. The utility model adjusts the flow velocity of water from inside to outside of the transducer by digital control mode, forms velocity pulsation and radiates sound wave to outside. The utility model has superior low-frequency acoustic emission performance, and has small volume, light weight and low power.

【技术实现步骤摘要】
一种数字式流控制水声发射换能器
本技术涉及一种数字式流控制水声发射换能器，属于水声换能器

技术介绍
声波是唯一已知的能够在水下远距离传播的信息载体，声学方法是水下探测、测量、目标识别及定位、海洋地质勘探等诸多领域的主要手段，其应用日益深入。随着现代水声技术的发展，在一些领域中声波的低端工作频率已延伸至一百赫兹以下的甚低频段，因此，作为水声技术得以实施的必要工具，低频宽带水声换能器、尤其是发射换能器的研制具有重要意义和价值。传统的水下低频声辐射换能器主要有溢流式圆环换能器、多模弯张换能器、电动式换能器等等。为了达到较高的低频声辐射能力，这些换能器一般具有较大的体积、重量及损耗功率，并需要能够输出大幅度模拟信号的大功率功放进行驱动，使用期间损坏率高、长期工作可靠性较差。目前，水声领域仍然缺乏体积小、重量轻、功耗低的低频换能器，其应用需求十分迫切。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种数字式流控制水声发射换能器，通过数字式控制方式对由换能器内至外的水流流速进行调制，具有优越的低频声发射性能，且其体积小、重量轻、功率低。本技术的技术方案如下：一种数字式流控制水声发射换能器，包括一壳体以及设于壳体内的加压泵、用于存储高压流体的耐压水箱、由复数条流控管组成的流控管组、复数个电控阀门、声发射控制器、将流体外排的排水管；所述加压泵的进水口连通外界水源，所述加压泵的出水口连通耐压水箱，所述流控管组中各流控管的一端分别与耐压水箱连通，另一端均接入所述排水管，所述排水管的排水口设于所述壳体上，各所述流控管上均设置一所述电控阀门，所述声发射控制器具有与流控管数量相同的输出端口，所述输出端口与所述电控阀门一一对应连接，所述声发射控制器将输入的电压信号转换成数字信号，且该数字信号的每一位对应所述声发射控制器的一输出端口，并根据该位的0/1值输出对应的电平值至电控阀门，电控阀门根据输入的电平值控制对应流控管的通断。更优地，所述水声发射换能器还包括压力开关，所述压力开关设于所述耐压水箱的侧壁上，用于探测耐压水箱内的静态液压，所述压力开关的输出端连接所述加压泵的工作开关，用于控制加压泵的通断电。更优地，所述耐压水箱内还放置一气囊，所述气囊内充有气体。更优地，所述声发射控制器包括相互连接的AD转换器和Delta-Sigma调制器，输入的电压信号通过AD转换器转换成数字信号，再由Delta-Sigma调制器输出具有与流控管数量相同位数的数字信号。更优地，所述流控管组中各流控管的横截面积由小至大排列后应为等比数列，所述等比数列的系数为2，所述Delta-Sigma调制器输出的数字信号最低位至最高位对应的输出端口连接的电控阀门，按照横截面积由小至大的顺序分别依次安装于对应的流控管上。更优地，所述加压泵的出水口设有一止回阀。更优地，所述排水管上设有消声器，用来抑制其内部的高频噪声。更优地，所述壳体上固定一电接口，所述电接口连接所述声发射控制器，所述信号用于接收外部的电压信号，然后将电压信号传输至所述声发射控制器。本技术具有如下有益效果：(1)本技术利用Delta-Sigma调制器配合多个电控阀门对由换能器内至外的水流进行调制，产生脉动液体流速进而向外部辐射声波，与现有的水声发射换能器相比，具有更高的低频声发射性能；(2)本技术中使用数字式控制方式、通过电控阀门对水流流速进行调制，可大幅降低传统换能器的功耗、体积和重量，同时还可提高换能器的非线性失真等指标；(3)实际应用中，既可将本技术直接置于水下目标位置，也可利用耐压软管将水流引导至目标位置，使用更加灵活。附图说明图1为本技术数字式流控制水声发射换能器的结构剖面图；图2为本技术数字式流控制水声发射换能器的声发射控制器的连接图。图中附图标记表示为：1、壳体；2、加压泵；3、耐压水箱；4、流控管；5、电控阀门；6、声发射控制器；7、排水管；8、电接口；9、压力开关；21、进水口；22、出水口；23、进水管；24、出水管；25、止回阀；31、气囊；61、输出端口；62、AD转换器；63、Delta-Sigma调制器；71、排水口；72、消声器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例来对本技术进行详细的说明。请参阅图1，一种数字式流控制水声发射换能器，包括一壳体1以及设于壳体1内的加压泵2、用于存储高压流体的耐压水箱3、由复数条流控管4组成的流控管组、复数个电控阀门5、声发射控制器6、将流体外排的排水管7；所述加压泵2的进水口21连通外界水源，所述加压泵2的出水口22连通耐压水箱3，所述流控管组中各流控管4的一端分别与耐压水箱3连通，另一端均接入所述排水管7，所述排水管7的排水口71设于所述壳体1上，各所述流控管4上均设置一所述电控阀门5，所述声发射控制器6具有与流控管4数量相同的输出端口61，所述输出端口61与所述电控阀门5一一对应连接，所述声发射控制器6将输入的电压信号转换成数字信号，且该数字信号的每一位对应所述声发射控制器6的一输出端口，并根据该位的0/1值输出对应的电平值至电控阀门5，电控阀门5根据输入的电平值控制对应流控管4的通断。一般地，所述加压泵2的进水口21连接一进水管23，通过进水管23与外界水源连通，所述加压泵2的出水口22连接一出水管24，通过出水管24连通耐压水箱3。所述水声发射换能器工作时，可以将其整体置于水中，使排水管7的排水口71位于目标位置处，或将水声发射换能器置于地面上，利用耐压软管连接所述加压泵2的进水口21（或进水管23），然后其另一端再连接外界水源，再利用另一耐压软管连接排水管7的排水口71，然后其另一端置于目标位置处，作为声波发射的端口。在所述壳体1上固定一电接口8，所述电接口8连接所述声发射控制器6，所述电接口8用于接收外部的电压信号。所述水声发射换能器工作时，加压泵2开始工作，提升耐压水箱3内部水压。需要发射的外部声信号以电压信号的形式通过所述电接口8输入所述声发射控制器6，声发射控制器6将其转换为数字信号，根据数字信号每一位0/1值输出低/高电平值至电控阀门5，电控阀门5根据输入的电平值控制对应流控管4的通断，从而对流控管4中的水流进行调制，使排水管7内的总体流速跟随电接口8输入电压的高低而变化，形成速度脉动，该速度脉动在排水口71处向外界辐射声波。与其他换能器的位移控制相比，本技术中直接对流体速度进行调制，具有更好的低频声发射性能。耐压水箱3和外界的静压差将使电控阀门5打开时，流控管4中的流体以恒定速度流出。电控阀门5在声发射控制器6控制下工作时，通过高频的通断操作对流控管4中水流流速进行调制。为了更好地控制耐压水箱3的压力，在所述耐压水箱3的侧壁上设置一压力开关9，其探测耐压水箱3内的静态液压，所述压力开关9的输出端连接所述加压泵2的工作开关，用于控制加压泵2的通断电。例如，在压力开关9上设置压力正常值的范围，当压力超过正常值范围时，发出信号控制加压泵2停止工作，当压力低于正常值范围时，发出信号控制加压泵2开始工作。一般地，换能器刚开始工作时，通过加压泵2将耐压水箱3内的压力提升至正常值范围的上限值。在所述加压泵2的出水口22设有一止回阀25，当加压泵2工作时，该止回阀2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字式流控制水声发射换能器，其特征在于：包括一壳体（1）以及设于壳体（1）内的加压泵（2）、用于存储高压流体的耐压水箱（3）、由复数条流控管（4）组成的流控管组、复数个电控阀门（5）、声发射控制器（6）、将流体外排的排水管（7）；所述加压泵（2）的进水口（21）连通外界水源，所述加压泵（2）的出水口（22）连通耐压水箱（3），所述流控管组中各流控管（4）的一端分别与耐压水箱（3）连通，另一端均接入所述排水管（7），所述排水管（7）的排水口（71）设于所述壳体（1）上，各所述流控管（4）上均设置一所述电控阀门（5），所述声发射控制器（6）具有与流控管（4）数量相同的输出端口（61），所述输出端口（61）与所述电控阀门（5）一一对应连接，所述声发射控制器（6）将输入的电压信号转换成数字信号，且该数字信号的每一位对应所述声发射控制器（6）的一输出端口（61），并根据该位的0/1值输出对应的电平值至电控阀门（5），电控阀门（5）根据输入的电平值控制对应流控管（4）的通断。

【技术特征摘要】
1.一种数字式流控制水声发射换能器，其特征在于：包括一壳体（1）以及设于壳体（1）内的加压泵（2）、用于存储高压流体的耐压水箱（3）、由复数条流控管（4）组成的流控管组、复数个电控阀门（5）、声发射控制器（6）、将流体外排的排水管（7）；所述加压泵（2）的进水口（21）连通外界水源，所述加压泵（2）的出水口（22）连通耐压水箱（3），所述流控管组中各流控管（4）的一端分别与耐压水箱（3）连通，另一端均接入所述排水管（7），所述排水管（7）的排水口（71）设于所述壳体（1）上，各所述流控管（4）上均设置一所述电控阀门（5），所述声发射控制器（6）具有与流控管（4）数量相同的输出端口（61），所述输出端口（61）与所述电控阀门（5）一一对应连接，所述声发射控制器（6）将输入的电压信号转换成数字信号，且该数字信号的每一位对应所述声发射控制器（6）的一输出端口（61），并根据该位的0/1值输出对应的电平值至电控阀门（5），电控阀门（5）根据输入的电平值控制对应流控管（4）的通断。2.根据权利要求1所述的一种数字式流控制水声发射换能器，其特征在于：还包括压力开关（9），所述压力开关（9）设于所述耐压水箱（3）的侧壁上，用于探测耐压水箱（3）内的静态液压，所述压力开关（9）的输出端连接所述加压泵（2）的工作开关，用于控制加压泵（2）的通断电。3.根据权利要求1所述的一种数字式流控制水声发射换能器...

【专利技术属性】
技术研发人员：安峰岩，刘碧龙，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东,37