一种动圈-压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器制造技术

本发明专利技术公开一种动圈

【技术实现步骤摘要】
一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器


[0001]本专利技术涉及一种换能器，具体的是涉及一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器，属于水声换能器

。

技术介绍

[0002]水声换能器作为声呐的核心组件，可实现水下电
‑
声能量转换
。
低频声波在水下具有传输距离远的显著特点，广泛用于水下目标探测
、
水声通信
、
水声对抗
、
海洋地质探测以及海洋资源开发等领域，在国民经济
、
国防科技等方面具有重要的研究价值和军事意义
。
[0003]一般而言，换能器的工作频率与体积
、
重量等物理参数成反比，即工作频率越低，换能器的体积越大
、
质量越重
。
常见的低频水声换能器主要包括镶拼圆环换能器
、
弯张换能器
、
弯曲圆盘换能器
、
弯曲棒换能器等压电类换能器
、
以及动圈换能器
。
其中，压电类换能器要实现低频声发射，存在体积大
、
重量重等不足，例如
HX
‑
554
弯曲棒压电换能器，直径约1米，长约2米，重大
2.3
吨；弯曲圆盘换能器要实现低频声发射需利用互辐射原理组成基阵，不仅有体积大
、
重量重等缺点，还存在适装性较差，工作频带窄等不足；动圈换能器具有良好的低频声学性能，但存在耐静水压较差
、
辐射声源级较低等缺点
。
[0004]随着人们对水下载体的续航能力
、
尺寸
、
重量等方面技术需求的提高，作为声学载荷的水声换能器正朝着低频
、
宽带
、
大功率等方向发展，采用传统单一形式驱动的换能器难以同时满足低频
、
宽带
、
大功率
、
尺寸小
、
重量轻等要求
。
[0005]申请公布号为
CN111083611A
的专利技术专利，提供了一种小尺寸动圈式超低频水声换能器，它包括在水密壳体内安装径向布置的磁路系统结构和与之相对应的辐射系统结构，线圈有电流流过时，在磁路气隙中，受磁场作用产生驱动力，驱动辐射系统按照一定规律振动，由辐射板向外辐射声波
。
该专利技术具备体积小
、
质量轻
、
使用方便
、
适装性好等优点，但是该发射提出的小尺寸动圈式超低频水声换能器为单一驱动形式，主要利用了换能器辐射板沿纵向振动的模态，高于一定频率时，线圈的电抗增大，导致换能器的无功功率增加，电声转换效率较低
。
[0006]申请公布号为
CN110021285A
的专利技术专利，提供的水声换能器包括上下开口的水密壳体
、
壳体上压板
、
壳体下压板
、
上辐射面
、
下辐射面
、
上辐射面压板
、
下辐射面压板
、
电磁驱动机构
、
上弹簧组
、
下弹簧组
、
上水密橡胶和下水密橡胶，具有转换效率高
、
能量消耗少
、
体积小
、
质量轻
、
超低频
、
大功率
、
结构简单特点
。
与
CN111083611A
的区别在于，该专利采用的为电磁驱动方式，可以在低频下实现较大功率的声发射，而该方案由于振动结构质量较大，品质因数较高，仅能工作在较窄的频带
。
[0007]授权公告号为
CN107580274B
的专利技术专利，提出了一种镶拼弯曲圆盘水声换能器，包括金属中心体
、
绝缘陶瓷片和镶拼压电陶瓷圆环，具有低频
、
发射电压响应高
、
结构简单
、
重量轻等特点，该专利技术的创造性主要体现在克服了传统弯曲式换能器发射电压响应不高的缺点
。
弯曲圆盘换能器同样存在品质因数过大，进而导致换能器工作频率较窄的不足；相比于动圈换能器，工作频率下限不够低，单一弯曲圆盘难以实现数十赫兹级的低频声发射
。
[0008]因此，研制一种在小体积限制，具备低频
、
宽带
、
重量轻的水声换能器是解决上述技术问题的关键所在
。

技术实现思路

[0009]针对上述
技术介绍
中存在的诸多缺陷与不足，本专利技术对此进行了改进和创新，目的在于提供一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器，能够将两种振动模态耦合，实现换能器的低频
、
宽带声波发射
。
[0010]本专利技术另一个专利技术目的在于提供的换能器具有低频性能好
、
工作频带宽
、
尺寸小
、
重量轻优点，可作为水下声学载荷使用，亦可直接用作通用的水下低频声源
。
[0011]为解决上述问题并达到上述的专利技术目的，本专利技术一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：
[0012]一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器，包括：壳体
(1)
，壳体
(1)
顶端开设有密封槽；
[0013]换能器振动组件
(2)
，换能器振动组件
(2)
可拆卸连接在壳体
(1)
上方；
[0014]轴向
‑
径向复合磁路组件
(3)
，轴向
‑
径向复合磁路组件
(3)
连接在壳体
(1)
内下方；
[0015]堵头
(4)
，堵头
(4)
连通连接在壳体
(1)
下方；
[0016]水密电缆接头
(5)
，水密电缆接头
(5)
可拆卸连接在堵头
(4)
上；
[0017]其中，换能器振动组件
(2)
分别通过压电陶瓷片导线
(21)、
动圈导线
(28)
与水密电缆接头
(5)
接触，实现电连接
。
[0018]优选的，所述壳体
(1)
顶部设有开口，在壳体
(1)
顶端环向开设有密封槽和数个安装孔，密封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器，其特征在于，包括：壳体
(1)
，壳体
(1)
顶端开设有密封槽；换能器振动组件
(2)
，换能器振动组件
(2)
可拆卸连接在壳体
(1)
上方；轴向
‑
径向复合磁路组件
(3)
，轴向
‑
径向复合磁路组件
(3)
连接在壳体
(1)
内下方；堵头
(4)
，堵头
(4)
连通连接在壳体
(1)
下方；水密电缆接头
(5)
，水密电缆接头
(5)
可拆卸连接在堵头
(4)
上；其中，换能器振动组件
(2)
分别通过压电陶瓷片导线
(21)、
动圈导线
(28)
与水密电缆接头
(5)
接触，实现电连接
。2.
根据权利要求1所述的一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器，其特征在于，所述壳体
(1)
顶部设有开口，在壳体
(1)
顶端环向开设有密封槽和数个安装孔，密封槽内安装有辐射板
O
形密封圈
(11)
；所述堵头
(4)
外侧向内环向开设有连接槽，连接槽内安装有堵头
O
形密封圈
(41)
；其中，堵头
(4)
的上端连接在壳体
(1)
下端通口内，堵头
(4)
的下端通过紧固件连接在壳体
(1)
底端中部
。3.
根据权利要求1所述的一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器，其特征在于，在堵头
(4)
和水密电缆接头
(5)
之间还设置有安装座，安装座紧密连接在堵头
(4)
中部，安装座一端为齿状环形槽结构，另一端上设有螺纹结构
。4.
根据权利要求1所述的一种动圈
‑
压电陶瓷混合驱动的低频宽带弯曲圆盘换能器，其特征在于，所述换能器振动组件
(2)
用于将电能转换为机械能向外辐射声波；换能器振动组件
(2)
包括：声辐射薄板
(22)
，声辐射薄板
(22)
环向开设有数个壳体连接孔，声辐射薄板
(22)
中部开设有绕线架连接孔；外部压电陶瓷片
(23)
，外部压电陶瓷片
(23)
环向连接在声辐射薄板
(22)
外表面；内部压电陶瓷片
(24)
，内部压电陶瓷片
(24)
环向连接在声辐射薄板
(22)
内表面；绕线架
(25)
，绕线架
(25)
上端通过锁紧件连接在声辐射薄板
(22)
中部的绕线架连接孔上，绕线架
(25)
上绕设有漆包线
(26)
；其中，内部压电陶瓷片
(24)
的正负电极表面通过压电陶瓷片导线
(21)
与水密电缆接头
(5)
电连通，以驱动外部压电陶瓷片
(23)
和内部压电陶瓷片

【专利技术属性】
技术研发人员：张希，熊翰林，沈国栋，赵勰，凌征成，陈勃君，奎海鑫，
申请(专利权)人：昆明船舶设备研究试验中心中国船舶集团有限公司七五，
类型：发明
国别省市：