充液管路平面声源制造技术

本发明专利技术公开了一种充液管路平面声源，解决了现有结构存在的体积大、操作复杂、适应性差、低频声辐射效果有待提高的问题。技术方案包括声源外壳，以及设置于声源外壳内的活塞，所述活塞内面表与声源外壳之间形成调压内腔，活塞杆穿过声源外壳连接压电动作器，所述调压内腔经声源外壳上的微通道与测量环境连通，所述微通道上设有截止阀。本发明专利技术结构简单，体积小、操作极为简单、可自动平衡活塞两侧流体压力、低频声辐射效果好、有效提高活塞的声辐射效率。有效提高活塞的声辐射效率。有效提高活塞的声辐射效率。

【技术实现步骤摘要】
充液管路平面声源


[0001]本专利技术涉及一种管路声学测试领域，具体是一种充液管路平面声源。

技术介绍

[0002]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，在水声管路实验方面，需要提供甚低频、宽频带的声源，以作为测试声源，对管路元件、水声材料进行性能测量与性能标定。
[0003]现有技术包括电动式和压电式，水下使用的电动式换能器一般由振动组件、永磁组件、压力补偿结构、密封结构等组成、内腔为空气。其工作原理是将放置在永久磁场的线圈受到一个磁性推动力，该推动力推动线圈作活塞式运动，进而推动与线圈连接的辐射盖板运动，从而向水中辐射声波。为满足辐射强度需要，提高低频声辐射效果，电动式换能器的体积通常较大。为了平衡活塞两侧流体压力，必须对活塞内腔压强进行调节，用以平衡活塞两侧流体压强。目前的电动式换能器一般通过储存一定量空气或者油液，利用压缩气体或油液的体积保证其内部压力与外部水压的一致，从而实现不同水深下的平衡。
[0004]CN102075828A公开了一种水下电动式换能器，该水下换能器由换能器外壳、振动组件、导向组件、支撑与密封组件、磁路组件、密封与电气接口组成，能实现水下低频声辐射。该专利技术采用磁路组件将充气气囊分割为两个前后两个腔体，需要将换能器完全放置在水介质中，才能进行压力补偿，该专利技术外形尺寸较大，因此不适合在管路实验中使用。
[0005]CN201310071343公开了一种电动式水声发射换能器，该专利技术根据位移传感器的输出信号，依靠外接充气设备调节内部空气弹簧腔内压强，实现活塞两侧的压力平衡，该系统的作用力受线圈、磁极等因素影响结构尺寸较大，且压力调节过程较为复杂。
[0006]CN204231638U公开了一种水声压电式换能器，使用密封橡胶将压电陶瓷圆管、电极插座和支撑部件包覆在内并与压电陶瓷圆管、底座、电极插座和支撑部件硫化为一体，由于该声源完全浸入液体内部，其低频声辐射效果较差，无法满足管路内声学测试需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单，体积小、操作极为简单、可自动平衡活塞两侧流体压力、低频声辐射效果好、有效提高活塞的声辐射效率的充液管路平面声源。
[0008]技术方案包括声源外壳，以及设置于声源外壳内的活塞，所述活塞内面表与声源外壳之间形成调压内腔，所述活塞杆穿过声源外壳连接压电动作器，所述调压内腔经声源外壳上的微通道与测量环境连通，所述微通道上设有截止阀。所述调压内腔还经管道与蓄能器连接。
[0009]所述压电动作器经支架固定在声源外壳上。
[0010]所述调压内腔经微通道与活塞辐射面方向的测量环境连通。
[0011]所述微通道的直径为0.5
‑
1.5mm。
[0012]所述活塞杆与压电动作器螺纹连接。
[0013]所述调压内腔与蓄能器连接的管道上还设有压力表。
[0014]针对
技术介绍
中存在的问题，专利技术人进行如下改进：
[0015]1)在外壳上设置微通道以连通调压内腔和实验管路，从而形成一个由截止阀控制开闭的旁路，在进行测量前打开截止阀接通旁路，可使调压内腔与外部的测量环境相连，外部液体通过微通道进入调压内腔，从而满足活塞两侧水压静平衡的要求。该结构看似简单、实则巧妙，有效解决了现有技术需要外部设备对调压内腔充气打压的问题，大大简化了操作手段、降低了操作难度和成本，适用不同水深下水压的平衡，不需要反复打压，满足不同水深下连续试验的需求。
[0016]2)由于简化了设备和操作，使过去的调压内腔的充气变为充液，配合采用体积小巧的压电动作器，整个设备体积小、密封性好，使其工作深度得到大幅增加。
[0017]3)在采用微通道实现塞两侧水压静平衡的情况下，会使调压内腔充满与测量环境相同的液体，由于液体的可压缩体较差，使得活塞运动受阻，导致低频辐射效率较低，无法满足低频测试需求，为此，在调压内腔设置蓄能器，利用蓄能器能够有效减小活塞表面的辐射阻抗，有效提高活塞的声辐射效率；灵活适应性好，在不需要额外的气源或压力调节装置的前提下，能够获得更大的工作频率范围和压力范围。
[0018]有益效果
[0019]本专利技术结构简单、体积小巧、易于操作，不需要额外的气源或压力调节装置，可自动平衡活塞两侧流体压力、低频声辐射效果好、有效提高活塞的声辐射效率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术结构示意图。
[0021]其中，声源外壳1、活塞2、活塞内表面2
‑
1、活塞外表面2
‑
2、活塞杆2
‑
3、微通道3、截止阀4、调压内腔5、压电作动器6、支架7、蓄能器8、直通管9、三通管10、压力表11。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术作进一步解释说明：
[0023]参见图1，活塞2设置于声源外壳1内的，活塞外面表2
‑
2作为声辐射面，活塞内面表2
‑
1与声源外壳1之间形成调压内腔5，活塞杆2
‑
3 穿过声源外壳1与压电动作器6螺纹连接，所述压电动作器6经支架7 固定在声源外壳1上。所述调压内腔5经声源外壳1上的微通道3与活塞 2辐射面方向的测量环境连通，所述微通道3的直径优选为0.5
‑
1.5mm，所述微通道3上设有截止阀4，所述的微通道3由截止阀4控制通断，在活塞2两端水压达到静平衡时关闭截止阀,以减少漏声现象，提高辐射效果；所述调压内腔5还经直通管9与蓄能器8连接，并经串联的三通管10连接压力表11。所述的活塞2与声源外壳1之间使用O型密封圈进行密封，此为现有技术，不作详述。
[0024]本专利技术工作前，打开截止阀4，使调压内腔5与外部相连，外部液体通过微通道3进入调压内腔5，活塞2两侧水压静平衡后，关闭截止阀，启动压电作动器6，使得活塞2产生纵向振动，在不同的频率范围内激发出活塞不同的振动模式，从而向充液管路中辐射平面声波。
[0025]本专利技术实施例的具体使用步骤如下：
[0026](1)利用声源外壳1上的法兰装置，将本专利技术安装在实验管路上，检查密封接口水密性；
[0027](2)打开截止阀4，并对实验管路进行加水加压，待管路压强与调压内腔5压强相同时，关闭截止阀，使活塞2辐射面处于平衡位置；
[0028](3)开启压电作动器，输入信号后充液管路平面声源将开始工作。
[0029]本实施例的性能指标如下：
[0030]工作频率范围：10
‑
2000Hz；
[0031]工作压力范围：0
‑
10Mpa；
[0032]对于DN100管路，其尺寸为：声源直径200mm，长度176mm，活塞直径80mm，微孔通道直径1mm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充液管路平面声源，包括声源外壳，以及设置于声源外壳内的活塞，所述活塞内面表与声源外壳之间形成调压内腔，活塞杆穿过声源外壳连接压电动作器，其特征在于，所述调压内腔经声源外壳上的微通道与测量环境连通，所述微通道上设有截止阀，所述调压内腔还经管道与蓄能器连接。2.如权利要求1所述的充液管路平面声源，其特征在于，所述压电动作器经支架固定在声源外壳上。3.如权利要求1或2所述的充液管路...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯九霄，朱海潮，张帆，廖金龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：