本发明专利技术涉及甚低频声源领域，特别涉及一种基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源。本发明专利技术的水下甚低频声源主要部件包括甚低频发射模块和压力补偿模块。甚低频发射模块中，辐射面采用平面铝板设计；采用了大尺寸高效率的磁路，采用复合材料作为动筒骨架，结构强度不影响情况下，耐高温且轻质量；驱动线圈采用两组线圈上下分别绕制而成，并联连接，使得声源的阻抗较小。压力补偿模块目前通常采用不同容积的气囊或皮囊实现压力补偿功能，气囊设计容积大小决定了水下甚低频声源的工作深度的极限，目前最大工作水深为100m，亦可根据用户对声源尺寸、使用方式或工作深度等不同需要，确定水下甚低频声源压力补偿模块的结构设计。定水下甚低频声源压力补偿模块的结构设计。定水下甚低频声源压力补偿模块的结构设计。
【技术实现步骤摘要】
一种基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源
[0001]本专利技术涉及甚低频声源领域，特别涉及一种基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源。
技术介绍
[0002]随着水声工程学科的发展和海洋对于人类未来生存重要性的体现，凸显了具有传播距离优势的甚低频声波在海洋研究、资源开发、军事等领域都具有十分重要的应用价值。甚低频(VLF，Very low frequency)是指频带低于1000Hz。
[0003]在海洋研究领域，低频宽带发射声源是必不可少的研究工具。使用低频宽带发射声源发射声波，可以利用海洋声层析技术在广阔的海域内对海水的温度场和流速场进行观测，得到海域动态变化的图像。利用低频宽带发射声源还可以进行大洋声学测温，发射可以远距离传播的低频宽带发射声源测量声传播途径上声速变化的平均值，就得到了传播途径上的海水温度的平均值，根据海水的温升推算出地球大气环流变化。
[0004]在传统军事应用领域中，低频宽带发射声源有着独特的应用前景。在潜艇通信方面，由于低频宽带发射声源传播距离远的优势，非常适合作为和潜艇进行信息交换的一种载体；在反水雷作战中，要对先进水雷进行清扫，具有音响扫雷功能的先进声扫雷具必不可少。低频宽带发射声源是音响扫雷最重要的组成部分，用以模拟舰船的“声纹”；在被动声纳操作员训练中的应用中，声纳训练模拟器采用含有低频宽带发射声源并且可以在不同深度进行全频带发射的声源组合模拟各种潜艇发出的信号。通过声纳操作员进行实际判别而达到对操作员进行训练的目的。声纳训练模拟器最显著的特点是训练效费比高，接近实战需求，作为核心设备之一的低频宽带发射声源，在其中占有举足轻重的作用。在声频测试系统中的应用，需要具有低频宽带发射能力的宽带校准系统对水听器进行校准，保证了被动声纳核心组成元件水听器在生产完成后其性能指标的准确、可靠。
[0005]随着低频宽带发射声源技术进一步发展，其技术应用进一步拓展，在反水声探测作战中，可提高区域海洋环境噪声，为潜艇出行提供掩护；低频宽带发射声源也可作为区域防护装备，防止蛙人等小目标来袭。
[0006]1.国外研究情况
[0007]同类型低频宽带发射声源为美国迪飞公司推出了UW系列电动式甚低频声源，包括UW350和UW600两个型号，UW350型电动式甚低频声源工作频段为20Hz～20kHz，最大声源级165dB，最大工作深度188米；UW600型电动式甚低频声源工作频段为4Hz～900Hz，最大声源级185dB，最大工作深度200米。
[0008]2.国内研究情况
[0009]在电动式甚低频声源研制方面，国内现有比较成熟的电动式甚低频声源，其声源工作频率范围10Hz～2kHz，最大平均声源级≥160dB，最大工作深度300m。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的问题，提出一种基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源。
[0011]为达到上述目的，本专利技术通过下述技术方案实现。
[0012]本专利技术提出了一种基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源，所述声源包括甚低频发射模块；所述甚低频发射模块，包括：两面开口的空心柱体外壳、导磁结构、磁铁、动圈式直线驱动结构和采用金属平面板设计成形安装在外壳一开口面的辐射面结构；
[0013]所述导磁结构为与外壳柱体内部相匹配的空心柱体，空心柱体的上下两个表面均开有环形柱体形状的磁隙；
[0014]所述磁铁置于导磁结构内部中心，与导磁结构形成环形柱体形状的气腔；
[0015]所述动圈式直线驱动结构包括：环形柱体线圈骨架、线圈绕组和弹性结构；
[0016]所述线圈骨架采用非导磁导电材料，与辐射面结构固定连接为一体，用于穿过环形柱体形状的磁隙和气腔带动辐射面结构进行振动；
[0017]所述线圈绕组采用上、下两组线圈分别绕制线圈骨架而成，并且两组线圈并联连接，分别位于导磁结构的磁隙处；
[0018]所述弹性结构采用多组弹簧并联排列，置于线圈骨架与辐射面结构之间，用于控制线圈骨架的振动。
[0019]作为上述技术方案的改进之一，所述导磁结构的材料为纯铁；所述磁铁为材料是钕铁硼的永磁体。
[0020]作为上述技术方案的改进之一，所述线圈骨架与辐射面结构通过螺钉固定连接为一体。
[0021]作为上述技术方案的改进之一，所述弹性结构包括：多个弹簧、多个导柱和弹簧支撑板；
[0022]弹簧支撑板上开有多个开口；弹簧支撑板固定于线圈骨架的一圈内壁；
[0023]每个导柱均穿过弹簧支撑板上的开口固定在导磁结构的表面；
[0024]每个弹簧均套在导柱上，用于调节线圈骨架的振动。
[0025]作为上述技术方案的改进之一，所述导柱呈直线形或T形；
[0026]当导柱呈直线形时，弹簧安装在弹簧支撑板和导磁结构之间；
[0027]当导柱呈T形时，弹簧安装在T形导柱的顶部与弹簧支撑板之间。
[0028]作为上述技术方案的改进之一，所述线圈绕组上、下两个组线圈分别连接有引线。
[0029]作为上述技术方案的改进之一，所述外壳另一开口面装有安装基座，用于安装固定导磁结构；所述安装基座的中心、导磁结构两个表面的中心和磁铁的中心均开口，形成气体通道。
[0030]作为上述技术方案的改进之一，所述安装基座的底部设有与环形柱体形状的环形凹槽，用于为线圈骨架提供振动空间。
[0031]作为上述技术方案的改进之一，所述甚低频发射模块还包括连接板；所述连接板上开有与气体通道连通的通气口。
[0032]作为上述技术方案的改进之一，所述声源还包括压力补偿模块；所述压力补偿模块包括气囊保护外筒和气囊；气囊通过通气口与甚低频发射模块之间相通，用于实现压力
补偿；所述导磁结构的顶端开有补气口，用于为压力补偿模块的气囊补气。本专利技术与现有技术相比优点在于：
[0033]1.辐射面采用平面铝板设计成形；
[0034]2.采用复合材料作为动筒骨架，结构强度不影响情况下，耐高温且轻质量；
[0035]3.驱动线圈采用两组线圈上下分别绕制而成，并联连接，使得声源的阻抗较小，容易匹配现有成熟功率放大器，使得声源的驱动功放的设计体积及重量很小；
[0036]4.弹簧结构采用多组弹簧并联均匀分别排列结构形式，提高辐射面轴向工作的稳定性；
[0037]5.为了提高磁路气隙磁场内的磁通密度，采用大直径大尺寸高性能的钕铁硼材料做成的永磁体。
附图说明
[0038]图1是水下甚低频声源结构图；
[0039]图2是声源辐射面设计图；
[0040]图3是辐射面结构与线圈骨架通过螺钉固定连接为一体之后的示意图。
[0041]附图标识
[0042]1、辐射面结构2、弹簧
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3、引线
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4、补气口
[0043]5、磁铁
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源，其特征在于，所述声源包括甚低频发射模块；所述甚低频发射模块，包括：两面开口的空心柱体外壳(9)、导磁结构(8)、磁铁(5)、动圈式直线驱动结构和采用金属平面板设计成形安装在外壳(9)一开口面的辐射面结构(1)；所述导磁结构(8)为与外壳(9)柱体内部相匹配的空心柱体，空心柱体的上下两个表面均开有环形柱体形状的磁隙；所述磁铁(5)置于导磁结构(8)内部中心，与导磁结构(8)形成环形柱体形状的气腔；所述动圈式直线驱动结构包括：环形柱体线圈骨架(6)、线圈绕组(7)和弹性结构(16)；所述线圈骨架(6)采用非导磁导电材料，与辐射面结构(1)固定连接为一体，用于穿过环形柱体形状的磁隙和气腔带动辐射面结构(1)进行振动；所述线圈绕组(7)采用上、下两组线圈分别绕制线圈骨架(6)而成，并且两组线圈并联连接，分别位于导磁结构(8)的磁隙处；所述弹性结构(16)采用多组弹簧(2)并联排列，置于线圈骨架(6)与辐射面结构(1)之间，用于控制线圈骨架(6)的振动。2.根据权利要求1所述的基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源，其特征在于，所述导磁结构(8)的材料为纯铁；所述磁铁(5)为材料是钕铁硼的永磁体。3.根据权利要求1所述的基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源，其特征在于，所述线圈骨架(6)与辐射面结构(1)通过螺钉固定连接为一体。4.根据权利要求1所述的基于动圈式驱动机理实现的水下甚低频声源，其特征在于，所述弹性结构(16)包括：多个弹簧(2)、多个导柱(14)和弹簧支撑板(15)；弹簧支撑板(15)上开有多个开口；弹簧支撑板(15)固定于线圈骨架(6)的一圈内壁；每个导柱(14)均穿...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖力鸣，于少华，郝程鹏，赵永成，李海亮，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：
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