一种压电复合式水听器，该装置包含一个圆形压电复合材料片，将压电材料多条晶柱布成晶柱阵，晶柱阵的晶柱间灌注聚合物，制成１－３型压电复合材料，采用１－３型压电复合材料圆片，在其两圆面上涂覆银电极并极化；在轴对称条件下，将两个半径与压电复合材料片相同的金属端帽，安装到压电复合材料片的两个银电极表面上构成１－３型压电复合Ｃｙｍｂａｌ水听器。该结构利用了金属端帽的特殊形状，使得压电复合材料的ｄ↓［３３］和ｄ↓［３１］，压电常数都对复合结构的ｄ↓［ｈ］作出贡献。同时该水听器采用１－３型压电复合材料，其介电常数远远小于普通ＰＺＴ－５ＡＣｙｍｂａｌ水听器的介电常数，从而提高水听器的自由场电压接收灵敏度Ｍ↓［ｅｌ］。本实用新型专利技术可应用于水下探测、定位等方面。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于压电学及敏感
，特别是涉及一种水声测量用的压电复合式水 听器
技术介绍
现有的水听器主要是采用压电陶瓷材料，如李邓化，姚熹的论文"水听器用钹式压电, 复合物的实验研究"(《功能材料与器件学报》，2000. Vol.6.No.l)，该文给出的方案是将 厚度方向极化的压电陶瓷片(PZT-5A)夹在两个薄的黄铜端帽之间制成钹式压电水听器， 在频率为1KHz时的自由场电压灵敏度可达-190dB。由于该水听器的介电常数取决于压电 陶瓷片(PZT-5A)，所以影响水听器自由场电压灵敏度的进一步提高。
技术实现思路
本技术的目的是提高所制备压电复合式水听器的自由场电压接收灵敏度Me,，提出一种1-3型的压电复合Cymbal水听器。实现本技术解决其技术问题所采用的技术方案是将压电材料多条晶柱布成晶柱 阵，晶柱阵的晶柱间灌注聚合物，制成1-3型压电复合材料，采用l-3型圆形压电复合材 料，在其两圆面上涂覆银电极并极化；在轴对称条件下，将两个半径与压电复合材料片相 同的金属端帽，安装到压电复合材料片的两个银电极表面上构成压电复合式Cymbal水听 器0本技术的压电复合式水听器的有益效果是，本技术的钹式结构利用了金属端 帽的特殊形状，将施加在轴向的应力，转换并放大成切向和径向的应力，使得压电复合材 料的^3和4/压电常数都对复合结构的A作出贡献。在相同的激励条件下，钹式结构比相 同尺寸的1-3型压电复合陶瓷片的位移要高出40倍，等效压电常数cfe比1-3型压电复合 材料本身约高出40倍，同时该水听器采用1-3型压电复合材料，其介电常数远远小于普 通PZT-5A Cymbai水听器的介电常数，从而提高该水听器的自由场电压接收灵敏度Me/。附图说明.图1本技术的压电复合式水听器剖面图。 图中l.压电陶瓷晶柱阵，2.晶柱间的聚合物，3、 4.银电极，5、6.金駕端帽。具体实施方案以下结合附图和实施例对本技术压电复合式水听器做详细描述。本技术的压电复合式水听器(见图1)，它包括有压电材料多条晶柱布成的晶柱阵 1、晶柱间的聚合物2，晶柱阵1的晶柱间灌注聚合物2后制成1-3型压电复合材料，在其 两圆面上涂覆银电极3， 4并极化；在轴对称条件下，将两个半径与压电复合材料片相同 的金属端帽5， 6，用环氧树脂粘结到1-3型压电复合材料圆片的两个银电极表面上构成 Cymbal水听器。由金属端帽5， 6引出电极引线，所述的晶柱阵1的晶柱压电材料选用 PZT-5A，所有晶柱按矩阵分布规律分布，晶柱阵1的制备是用切割法在一块PZT-5A压电 材料上，分别在XY方向从上向下部切透，晶柱阵1的晶柱为压电相，然后灌注聚合物2 环氧树脂。其上部涂覆银电极3，环氧树脂与金属端帽5紧密粘结，其下部涂覆银电极4， 环氧树脂与金属端帽6紧密粘结。本技术的压电复合式水听器外形为钹式。图1给出该压电复合材料水听器示意图。本技术的自由场电压接收灵敏度i^/为<formula>formula see original document page 4</formula> 1-3型压电复合cymbal水听器的静水压压电电压常数为<formula>formula see original document page 4</formula>式中/为水听器厚度；/为压电相的体积分数；《3、 <3分别为压电相的纵向压电常数和1-3复合物的介电常数；O为金属圆台底部直径；仏为端帽半径；^为金属端帽厚度；r力为金属圆台 深度；7>为1-3型压电复合材料圆片厚度。 -由此看出，该水听器的静水压压电常数g^是以上诸多性能参数的函数，在水听器尺 寸一定的情况下，1-3型压电复合cymbal水听器的自由场电压接收灵敏度比普通PZT-5A Cymbal水听器的提高了 20 dB (lKHz)。最佳实施例使用黄铜箔(60%Cu-40%Zn)作为钹式压电复合物的金属端帽材料，厚 度为7;-0.25mm。用切割工具制作冲模，端帽半径A-6mm。圆台深度为K).5mm。圆 台上部半径r产1.5mm，圆台底部直径。=4.5mm。成型和冲制一次完成，然后将铜帽进行 表明处理，以便于良好的粘结。晶柱阵l的晶柱压电材料选用中国科学院声学研究所制造的PZT-5A，晶柱长>0.3mm，宽^0.3mm，体积分数(指占1-3型压电复合材料的体积比) 一=25%， 1-3型压电复合材料圆片厚度rp=0.5mm,灌注聚合物2以及粘结剂采用北京化 工研究所研制的改性环氧树脂，粘结厚度为70ym。测量结果表明该水听器自由场电压接 收灵敏度M,可达-173.26dB (lKHz)。权利要求1. 一种压电复合式水听器，该装置包含一个圆形1-3型压电复合材料片，其特征是在1-3型压电复合材料片的两圆面上涂覆银电极并极化；在轴对称条件下，将两个半径与1-3型压电复合材料片相同的金属端帽安装到压电复合材料片的两个银电极表面上，构成1-3型压电复合Cymbal水听器。2. 根据权利要求1所述的压电复合式水听器，其特性是所述的水听器使用黄铜箔作为钹 式压电复合物的金属端帽材料，厚度为rc =0.25mm，端帽半径& =6mm，圆台深度为 =0.5mm,圆台上部半径r产1.5mm,圆台底部直径r尸4.5mm;晶柱长>0.3mm，宽F0.3mm， 体积分数r'=25%， 1-3型压电复合材料圆片厚度rp=0.5mm。3. 根据权利要求1或2所述的压电复合式水听器，其特性是所述的水听器的自由场电压 接收灵敏度Mw可达-173. 26dB。专利摘要一种压电复合式水听器，该装置包含一个圆形压电复合材料片，将压电材料多条晶柱布成晶柱阵，晶柱阵的晶柱间灌注聚合物，制成1-3型压电复合材料，采用1-3型压电复合材料圆片，在其两圆面上涂覆银电极并极化；在轴对称条件下，将两个半径与压电复合材料片相同的金属端帽，安装到压电复合材料片的两个银电极表面上构成1-3型压电复合Cymbal水听器。该结构利用了金属端帽的特殊形状，使得压电复合材料的d<sub>33</sub>和d<sub>31</sub>，压电常数都对复合结构的d<sub>h</sub>作出贡献。同时该水听器采用1-3型压电复合材料，其介电常数远远小于普通PZT-5ACymbal水听器的介电常数，从而提高水听器的自由场电压接收灵敏度M<sub>el</sub>。本技术可应用于水下探测、定位等方面。文档编号G01H11/08GK201255661SQ200820008230公开日2009年6月10日 申请日期2008年3月12日 优先权日2008年3月12日专利技术者李邓化, 爽 梁, 高翔宇 申请人:北京信息工程学院本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电复合式水听器，该装置包含一个圆形１－３型压电复合材料片，其特征是在１－３型压电复合材料片的两圆面上涂覆银电极并极化；在轴对称条件下，将两个半径与１－３型压电复合材料片相同的金属端帽安装到压电复合材料片的两个银电极表面上，构成１－３型压电复合Ｃｙｍｂａｌ水听器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李邓化，梁爽，高翔宇，
申请(专利权)人：北京信息工程学院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]
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