CN102169954B - 一种高频多路接收基阵的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高频多路接收基阵的制备方法，包括如下步骤：先将金属承压板加工好，用环氧将金属承压板与去耦材料粘接，粘接好后再在去耦材料上加工出压电陶瓷颗粒和金属引出线所需的安装空间；基阵的装配：将陶瓷颗粒的正极与金属引出线用高温环氧粘接在一起，然后装入去耦材料中，再整体放入80℃的烘箱加温固化2小时，固化后，再用裸铜线将陶瓷颗粒的负极并联焊接并引出负极线；最后，是基阵的整体硫化封装，在基阵的表面灌注一层聚氨酯层。本发明有益的效果是：基元的接收灵敏度高，且基元间的相位一致性好，接收的频率范围宽，接收区域大，制作工艺简单可靠。
Description
技术领域
本发明属于水中换能器领域，主要是一种高频多路接收基阵的制备方法。
背景技术
高频多路接收基阵在国内尚未见报导。国际上，英国CodaOctopus Ltd公司在2006年初推出的产品“choscope-HI”，其中高频多路接收基阵是由一整块PVDF材料直接分割成48×48颗基元，每个基元就是一路接收输出，对原材料和制作工艺的要求很高，目前我们国内还不能制作可以分割成2304路的PVDF材料。其基阵的优点是制作方便，缺点是PVDF材料制作难度大，灵敏度低，且在成阵过程中易存在侧移、变形等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点和不足，提供一种高频多路接收基阵的制备方法，主要被应用于：海上工程实施、海港监视、水下三维高精度成像等。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种高频多路接收基阵的制备方法，包括如下步骤：先将金属承压板加工好，用环氧将金属承压板与去耦材料粘接，粘接好后再在去耦材料上加工出压电陶瓷颗粒和金属引出线所需的安装空间；基阵的装配：将陶瓷颗粒的正极与金属引出线用高温环氧粘接在一起，然后装入去耦材料中，再整体放入80℃的烘箱加温固化2小时，固化后，再用裸铜线将陶瓷颗粒的负极并联焊接并引出负极线；最后，是基阵的整体硫化封装，在基阵的表面灌注一层聚氨酯层。
作为优选，所述的接收基阵基元选用Φ4mm的陶瓷颗粒，厚度为4mm，基元的间距为5mm；接收基阵在300kHz工作，接收基阵为48×48的线列矩阵，基元总数为2304颗，接收基阵中每路基元的信号单独输出。
作为优选，所述去耦材料为聚氨酯泡沫。
本发明有益的效果是：基元的接收灵敏度高，且基元间的相位一致性好，接收的频率范围宽，接收区域大，制作工艺简单可靠。
附图说明
图1是本发明基阵内部结构示意图。
图2是本发明基元接收灵敏度曲线图。
附图标记：基元1、负极2，聚氨酯层3，金属承压板4，去耦材料5，金属引出线6，正极7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
本发明所述的这种高频多路接收基阵的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：基元及布阵设计
为了满足300kHz的工作频率以及接收波束宽的要求，利用压电陶瓷振子的厚度振动，避免其强耦合振动区域。经过计算分析，我们选用Φ4mm、厚度为4mm的陶瓷颗粒，设定基元1的间距为5mm。接收基阵为48×48的线列矩阵，基元总数为2304颗，接收基阵中每路基元的信号单独输出，基元与插针粘接，通过插针来独立输出2304路接收信号。基元的接收灵敏度高，且基元间的相位一致性好，接收的频率范围宽，接收区域大，设计方法工作频率高，波束宽度大，灵敏度高且起伏平坦。接收基阵基元在250kHz～320kHz的接收频带内的起伏为3.5dB，基元的接收灵敏度值为-214dB，如图2所示。
步骤2：基阵的去耦板和金属承压板的设计
为了保证接收基阵基元间的间距以及基阵辐射面的平整度。我们在加工去耦材料5时将去藕材料粘接到金属承压板4上一同加工，相当于去耦材料的加强筋，这样加工出来的去耦材料在定位精度和平整度上都能满足要求。相位一致性的控制需通过将去藕板粘接到金属承压板后再加工的方式，可以控制基元间的精度，还能够吸收声辐射以及减震降噪，且保证换能器的耐压支撑，材料为高密度聚氨酯泡沫。
基阵基元之间的去耦材料是通过选择聚氨酯泡沫来实现，为了保证耐压，我们选择高密度聚氨酯泡沫。由于去耦材料在加工过程中容易变形，所以先将金属承压板4加工好，基元的间距通过金属背衬板上的出线孔间距来定位，其次用环氧将金属承压板与去耦材料粘接，粘接好后再在去耦材料上加工出压电陶瓷颗粒和金属引出线6所需的安装空间。
步骤3：基阵的装配
首先，将2304颗陶瓷颗粒的正极7与金属引出线6用高温环氧粘接在一起，然后装入去耦材料5中，再整体放入80℃的烘箱加温固化2小时，固化后，再用裸铜线将2304颗陶瓷颗粒的负极2并联焊接并引出负极线，最后，是基阵的整体硫化封装，在基阵的表面灌注一层5mm厚的聚氨酯层3(如图1所示)。
除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种高频多路接收基阵的制备方法，其特征是：包括如下步骤：先将金属承压板加工好，用环氧将金属承压板与去耦材料粘接，粘接好后再在去耦材料上加工出压电陶瓷颗粒和金属引出线所需的安装空间；基阵的装配：将陶瓷颗粒的正极与金属引出线用高温环氧粘接在一起，然后装入去耦材料中，再整体放入80℃的烘箱中保温固化2小时，固化后，再用裸铜线将陶瓷颗粒的负极并联焊接并引出负极线；最后，是基阵的整体硫化封装，在基阵的表面灌注一层聚氨酯层。
2.根据权利要求1所述的高频多路接收基阵的制备方法，其特征是：所述的接收基阵基元选用Ф4mm的陶瓷颗粒，厚度为4mm，基元的间距为5mm；接收基阵在300kHz工作，接收基阵为48×48的线列矩阵，基元总数为2304颗，接收基阵中每路基元的信号单独输出。
3.根据权利要求1所述的高频多路接收基阵的制备方法，其特征是：所述去耦材料为聚氨酯泡沫。
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