CN104907240A - 一种换能器的弧形阵及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换能器的弧形阵及制作方法，包括如下步骤：将陶瓷材料与背衬贴合；对陶瓷材料进行切割，得到陶瓷颗粒阵列；将背衬和陶瓷颗粒阵列进行整体弯曲；对弯曲后的陶瓷颗粒阵列进行灌注；撕除背衬；在陶瓷颗粒阵列上敷设电极，并对电极形状进行加权控制。本发明还公开了一种换能器的弧形阵，包括纵向截面呈弧形的陶瓷颗粒阵列以及敷设在所述陶瓷颗粒阵列的内外弧面上的电极，其中，所述陶瓷颗粒阵列由若干大小均匀且等间距并列排布在一起的陶瓷颗粒构成。本发明具有制作工艺简单，一致性好，阻抗单峰性好，波束内起伏小的优点，适合大批量制作的优点。

Description

一种换能器的弧形阵及制作方法
技术领域：
本发明涉及水声探测技术领域，更具体的说是涉及一种换能器的弧形阵的制作方法及该弧形阵。
背景技术：
声纳是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。现行提高声纳性能的重要途径之一是扩展换能器的频带宽度，而宽带换能器的典型需求是多波束声纳。在各种水声探测手段中，多波束声纳以其探测效率高、使用方便、探测距离远的优势而得到广泛认可。换能器波束宽度的大小和波束范围内的不均匀度直接影响到多波束声纳的探测效果。
换能器的波束宽度和波束范围受内部弧形阵的影响较大，传统实现弧形阵的方法有：采用圆弧形陶瓷和2-2结构弧形阵。所述圆弧形陶瓷的优点在于制作简单；缺点在于弧形陶瓷的尺寸受陶瓷制作工艺的限制，无法实现大尺寸大功率的运用，且陶瓷内部耦合振动复杂，制作的换能器指向性起伏较大。所述2-2结构弧形阵采用若干细长条陶瓷平行排列在弧形背衬上，其优点是不受陶瓷元器件的制作限制，可以拼接成曲率半径较大的圆弧阵，实现大功率发射；缺点在于细长条陶瓷的高次长度振动模态与厚度振动模态产生耦合，设计时需要避免这种情况的发生，且对于用于拼接的陶瓷条的一致性具有较高要求，需要批量筛选，在制作换能器时还要求陶瓷条的拼接均匀性好。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种换能器的弧形阵及制作方法，具有制作工艺简单，一致性好，阻抗单峰性好，波束内起伏小的优点，适合大批量制作的优点。
本发明的技术解决措施如下：一种换能器的弧形阵的制作方法，包括如下步骤：
a)将陶瓷材料的一端面与背衬的一端面对齐后紧密贴合；
b)对贴附在所述背衬上的陶瓷材料进行切割，得到若干均匀细长的陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒以阵列的方式设置在所述背衬上；
c)对步骤b)中的所述背衬和所述陶瓷颗粒阵列进行整体弯曲；
d)对弯曲后的所述陶瓷颗粒阵列进行灌注；
e)将所述背衬从所述陶瓷颗粒阵列上撕除，并去除所述陶瓷颗粒阵列表面多余胶层；
f)在所述陶瓷颗粒阵列上敷设电极，并对所述电极形状进行加权控制，得到电极加权弧形阵。
作为上述技术方案的优选，所述背衬为柔性背衬。
作为上述技术方案的优选，所述步骤a)中，所述背衬与所述陶瓷材料之间通过胶粘剂贴合。
作为上述技术方案的优选，所述步骤d)中，所述陶瓷颗粒阵列在真空条件下利用环氧树脂进行灌注。
一种换能器的弧形阵，包括纵向截面呈弧形的陶瓷颗粒阵列以及敷设在所述陶瓷颗粒阵列的内外弧面上的电极，其中，所述陶瓷颗粒阵列由若干大小均匀且等间距并列排布在一起的陶瓷颗粒构成。
本发明的有益效果在于：与传统的圆弧形陶瓷结构和2-2结构弧形阵相比，本发明首先将陶瓷材料贴附至柔性背衬上，再进行切割-弯曲-灌注，避免了传统方法中通过手工进行拼接的工艺，其制作工艺简单，一致性好，阻抗单峰性好，波束内起伏小的优点，适合大批量制作。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明的弧形阵的制作流程图；
图2为本发明的弧形阵的结构示意图。
图中，10、背衬；20、陶瓷材料；21、陶瓷颗粒。
具体实施方式：
实施例：以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
一种换能器的弧形阵的制作方法，包括如下步骤：
a)将陶瓷材料20的一端面与背衬10的一端面对齐后紧密贴合，所述背衬10与所述陶瓷材料20之间通过胶粘剂贴合，所述背衬10为柔性背衬。
b)对贴附在所述背衬10上的陶瓷材料20进行切割，得到若干均匀细长的陶瓷颗粒21，所述陶瓷颗粒21以阵列的方式设置在所述背衬10上。
c)对步骤b)中的所述背衬10和所述陶瓷颗粒21阵列进行整体弯曲，其中，所述背衬10和所述陶瓷颗粒21阵列的弯曲角度根据具体的使用情况而定。
d)对弯曲后的所述陶瓷颗粒21阵列进行灌注，其中，所述陶瓷颗粒21阵列在真空条件下利用环氧树脂进行灌注。
e)将所述背衬10从所述陶瓷颗粒21阵列上撕除，并去除所述陶瓷颗粒21阵列表面多余胶层。
f)在所述陶瓷颗粒21阵列上敷设电极，并对所述电极形状进行加权控制，得到电极加权弧形阵。
本发明的换能器的弧形阵，包括纵向截面呈弧形的陶瓷颗粒21阵列以及敷设在所述陶瓷颗粒21阵列的内外弧面上的电极，其中，所述陶瓷颗粒21阵列由若干大小均匀且等间距并列排布在一起的陶瓷颗粒21构成，所述陶瓷颗粒21之间通过环氧树脂粘结在一起。所述弧形阵为一种二维切割加灌注的复合结构形式。
采用本发明的弧形阵的换能器经测试：其谐振频率为199kHz，谐振点阻抗为50Ω，谐振点发射电压响应为162.2dB，弧形阵加权时换能器水平-3dB开角144°，-2.5dB开角大于140°，弧形阵未加权时换能器水平指向性在144°内的起伏超过5dB，其中，加权弧形换能器和未加权换能器的垂直开角均为12°。
所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (5)

1.一种换能器的弧形阵的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)将陶瓷材料(20)的一端面与背衬(10)的一端面对齐后紧密贴合；
b)对贴附在所述背衬(10)上的陶瓷材料(20)进行切割，得到若干均匀细长的陶瓷颗粒(21)，所述陶瓷颗粒(21)以阵列的方式设置在所述背衬(10)上；
c)对步骤b)中的所述背衬(10)和所述陶瓷颗粒(21)阵列进行整体弯曲；
d)对弯曲后的所述陶瓷颗粒(21)阵列进行灌注；
e)将所述背衬(10)从所述陶瓷颗粒(21)阵列上撕除，并去除所述陶瓷颗粒(21)阵列表面多余胶层；
f)在所述陶瓷颗粒(21)阵列上敷设电极，并对所述电极形状进行加权控制，得到电极加权弧形阵。
2.根据权利要求1所述的换能器的弧形阵的制作方法，其特征在于：所述背衬(10)为柔性背衬。
3.根据权利要求1所述的换能器的弧形阵的制作方法，其特征在于：所述步骤a)中，所述背衬(10)与所述陶瓷材料(20)之间通过胶粘剂贴合。
4.根据权利要求1所述的换能器的弧形阵的制作方法，其特征在于：所述步骤d)中，所述陶瓷颗粒(21)阵列在真空条件下利用环氧树脂进行灌注。
5.权利要求1所述的换能器的弧形阵，其特征在于：包括纵向截面呈弧形的陶瓷颗粒(21)阵列以及敷设在所述陶瓷颗粒(21)阵列的内外弧面上的电极，其中，所述陶瓷颗粒(21)阵列由若干大小均匀且等间距并列排布在一起的陶瓷颗粒(21)构成。
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