全空间扫描式圆环换能器结构制造技术

技术编号:33401553 阅读:11 留言:0更新日期:2022-05-11 23:23
本实用新型专利技术提供了一种全空间扫描式圆环换能器结构,包括垂直旋转结构、水平旋转结构和圆环换能器,通过圆环换能器进行声辐射,通过垂直旋转结构与水平旋转结构进行全空间扫描;所述的水平旋转结构安装在支撑转接板上,用于驱动支撑转接板水平旋转;支撑转接板与二块竖向支撑板固定连接,二块竖向支撑板之间设置有支撑框架,支撑框架上固定连接有圆环换能器,垂直旋转结构固定在竖向支撑板上并驱动支撑框架旋转,从而带动圆环换能器旋转。本实用新型专利技术的有益效果为:利用圆环换能器自带的低频指向性特征,采用全空间可控扫描的结构,实现:小尺寸、轻重量下换能器高声源级工作;可控的定向辐射方式,减弱混响影响;定向声辐射,减小接收定位难度。接收定位难度。接收定位难度。

【技术实现步骤摘要】
全空间扫描式圆环换能器结构


[0001]本技术涉及换能器领域,主要是一种全空间扫描式圆环换能器结构。

技术介绍

[0002]圆环换能器是水声换能器中最为常见的换能器之一。在大功率发射的情况下通常采用多片陶瓷拼接而成,结构形式如图1所示。圆环换能器具有工艺成熟,功率容量大,耐静水压能力强、径向无指向性等优点。被广泛应用于水声探测、通讯等多个领域。
[0003]圆环换能器可以分为轴向与径向两个方向。其中径向响应起伏较小,可实现无指向性辐射;轴向声能量为轴向的同相叠加,响应较高,但指向性起伏较大,难以实现全向工作。在实际工作中,为了获得较好的水平指向性,圆环换能器通常采用径向辐射。这种工作方式在得到水平无指向性性能的同时也带来以下问题:
[0004](1)垂直方向大量的声能量浪费,为了获得更高的声源级,换能器需多个换能器布阵,造成较大的浪费;
[0005](2)垂直方向声能量向海面、海底辐射,巨大的混响严重影响声纳系统的探测性能;
[0006](3)水平无指向性的辐射方式,使得目标定位困难,实际工作中常需要较长的拖线接收阵。为了分别左右舷,还需要双拖线接收阵。
[0007]圆环换能器轴向方向声场是由径向振动的同相叠加而成。当换能器高度较小时,径向振动在轴向均为同相叠加,轴向声源级远大于径向声源级。例如工作频率为1.5kHz的圆环换能器,换能器直径约为700mm,换能器高约200mm,谐振处轴向声源级比径向高约14dB。由对称性可知,垂直于轴向所在平面为无指向性;垂直于径向所在平面指向性起伏较大,如图2所示。
[0008]如图3所示,垂直于径向方向指向性中,90度方向为轴向方向,可以看出换能器

3dB开角约为60度;垂直于轴向指向性起伏小于0.5dB,近似为无指向性辐射。
[0009]圆环换能器的径向响应起伏较小,可实现无指向性辐射;轴向声能量为轴向的同相叠加,响应较高,但指向性起伏较大,难以实现全向工作。在工程应用中,为了获得水平无指向性的声辐射,通常将镶拼圆环换能器高度方向竖直布放。这种布放方式使得轴向更大的声源级得不到利用。为了获得较高的声源级,通常采用沿轴向多个换能器叠堆布放。为了实现与轴向相当的声源级,该尺寸的的圆环换能器需约5个换能器沿轴向密排布放,这样整个发射系统的尺寸、重量,供电系统的规模、供电线缆的尺寸等参数均需成比例增加。

技术实现思路

[0010]本技术的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种全空间扫描式圆环换能器结构,利用单个圆环换能器声辐射的指向性特点,结合机械扫描,实现全空间、高声源级、指向性的声辐射结构。
[0011]本技术的目的是通过如下技术方案来完成的。一种全空间扫描式圆环换能器
结构,主要包括垂直旋转结构、水平旋转结构和圆环换能器,通过圆环换能器进行声辐射,通过垂直旋转结构与水平旋转结构进行全空间扫描;所述的水平旋转结构安装在支撑转接板上,用于驱动支撑转接板水平旋转;支撑转接板与二块竖向支撑板固定连接,二块竖向支撑板之间设置有支撑框架,支撑框架上固定连接有圆环换能器,垂直旋转结构固定在竖向支撑板上并驱动支撑框架旋转,从而带动圆环换能器旋转。
[0012]所述的圆环换能器由楔形陶瓷条、水密环氧层、密封盖板、外部金属圆环组成,楔形陶瓷条镶拼成圆环结构,圆环结构的侧面设有密封盖板,圆环结构外依次套设有水密环氧层和外部金属圆环;工作时,楔形陶瓷条做径向振动,带动水密环氧层和外部金属圆环进行声辐射。
[0013]所述的垂直旋转结构由横向连接杆、横向转接杆、垂直旋转电机和侧挡板组成,垂直旋转电机通过螺钉与竖向支撑板相连;垂直旋转电机与横向转接杆通过销钉相连,横向转接杆通过轴承与竖向支撑板相连,并保持自由旋转;横向转接杆与横向连接杆通过螺钉相连形成矩形支撑框架,横向连接杆与圆环换能器的密封盖板相连;工作时,垂直旋转电机带动由横向转接杆和横向连接杆组成的支撑框架,进而使圆环换能器在垂直方向实现旋转扫描。
[0014]所述的水平旋转结构由支撑底座、支撑轴承、水平旋转电机、密封底座、密封板和水密轴承组成,其中,水平旋转电机、密封底座、密封板和水密轴承组成水密电机;水密电机通过密封底座上的螺钉孔与支撑转接板固定;支撑转接板与支撑底座通过支撑轴承相连,并保持水平方向旋转自由;水密电机通过电机转轴与支撑底座相连;支撑转接板与垂直旋转结构中的竖向支撑板通过螺钉相连;水密电机工作时,带动整个支撑转接板水平旋转。
[0015]所述的密封底座与密封板组成的密封壳体,密封壳体内部充蓖麻油。
[0016]本技术的有益效果为:本技术利用圆环换能器自带的低频指向性特征,采用全空间可控扫描的结构,实现:小尺寸、轻重量下换能器高声源级工作;可控的定向辐射方式,减弱混响影响;定向声辐射,减小接收定位难度。
附图说明
[0017]图1为传统镶拼圆环换能器结构示意图。
[0018]图2为镶拼圆环换能器轴向与径向发送电压响应曲线示意图。
[0019]图3为谐振处垂直于径向指向性与垂直于轴向指向性示意图。
[0020]图4为本技术的结构示意图。
[0021]图5为圆环换能器的结构示意图。
[0022]图6为图5的A

A剖面示意图。
[0023]图7为垂直旋转结构主视结构示意图。
[0024]图8为垂直旋转结构仰视结构示意图。
[0025]图9为垂直旋转结构立体结构示意图。
[0026]图10为水平旋转结构主视结构示意图。
[0027]图11为图10的A

A剖面示意图。
[0028]附图标记说明:垂直旋转结构1、水平旋转结构2、圆环换能器3、楔形陶瓷条4、水密环氧层5、密封盖板6、外部金属圆环7、横向连接杆8、横向转接杆9、竖向支撑板10、垂直旋转
电机11、侧挡板12、支撑转接板13、水密轴承14、水平旋转电机15、支撑轴承16、支撑底座17、密封底座18、密封板19。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图对本技术做详细的介绍:
[0030]如图4所示,一种全空间扫描式圆环换能器结构,由垂直旋转结构1、水平旋转结构2和圆环换能器3这三部分组成。系统通过圆环换能器3进行声辐射,通过垂直旋转结构1与水平旋转结构2进行全空间扫描。所述的水平旋转结构2安装在支撑转接板13上,用于驱动支撑转接板13水平旋转;支撑转接板13与二块竖向支撑板10固定连接,二块竖向支撑板10之间设置有支撑框架,支撑框架上固定连接有圆环换能器3,垂直旋转结构1固定在竖向支撑板10上并驱动支撑框架旋转,从而带动圆环换能器3旋转。
[0031]如图5

图6所示,所述的圆环换能器3由楔形陶瓷条4、水密环氧层5、密封盖板6、外部金属圆环7组成,楔形陶瓷条4镶拼成圆环结构,圆环结构的侧面设有密封盖板6,圆环结构外依次套设有水密环氧层5本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全空间扫描式圆环换能器结构,其特征在于:主要包括垂直旋转结构(1)、水平旋转结构(2)和圆环换能器(3),通过圆环换能器(3)进行声辐射,通过垂直旋转结构(1)与水平旋转结构(2)进行全空间扫描;所述的水平旋转结构(2)安装在支撑转接板(13)上,用于驱动支撑转接板(13)水平旋转;支撑转接板(13)与二块竖向支撑板(10)固定连接,二块竖向支撑板(10)之间设置有支撑框架,支撑框架上固定连接有圆环换能器(3),垂直旋转结构(1)固定在竖向支撑板(10)上并驱动支撑框架旋转,从而带动圆环换能器(3)旋转。2.根据权利要求1所述的全空间扫描式圆环换能器结构,其特征在于:所述的圆环换能器(3)由楔形陶瓷条(4)、水密环氧层(5)、密封盖板(6)、外部金属圆环(7)组成,楔形陶瓷条(4)镶拼成圆环结构,圆环结构的侧面设有密封盖板(6),圆环结构外依次套设有水密环氧层(5)和外部金属圆环(7);工作时,楔形陶瓷条(4)做径向振动,带动水密环氧层(5)和外部金属圆环(7)进行声辐射。3.根据权利要求1所述的全空间扫描式圆环换能器结构,其特征在于:所述的垂直旋转结构(1)由横向连接杆(8)、横向转接杆(9)、垂直旋转电机(11)和侧挡板(12)组成,垂直旋转电机(11)通过螺钉与竖向支撑板(10)相连;垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员:马振郝浩琦王晓飞张怡珺孙昕煜苏妍苏石飞范进良谢民姚成章
申请(专利权)人:中国船舶重工集团公司第七一五研究所
类型:新型
国别省市:

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