CN110687527B - 一种改善宽波束发射换能器指向性的方法和换能器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种改善宽波束发射换能器指向性的方法和换能器，属于换能器技术领域，包括：将基元排列装配成垂直方向上分层的N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元；将所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列。解决了现有方案中换能器的指向性起伏较大，波束内有效声源级低以及远场声照射能量不均匀的问题；达到了可以改善宽波束发射换能器指向性以及远场辐射能量的不均匀性，提高波束内有效声源级的效果。

Description

一种改善宽波束发射换能器指向性的方法和换能器
技术领域
本申请涉及一种改善宽波束发射换能器指向性的方法和换能器，属于换能器技术领域。
背景技术
声呐实际应用中，为获得大的观察范围，需要发射换能器具有较宽的波束和较高的声源级，所以换能器一般采用弧形换能器。宽波束发射换能器可以由若干基元排列成的圆弧形阵列。发射换能器通常在垂直方向上先排列成线列阵获得一定的垂直波束开角，再由线列阵沿圆弧排列成弧形阵列，其结构见请参考图1。使用基元1辐射面尺寸较大时，这种弧形阵列实际是均匀折线阵列，按常规方式排列成阵会导致指向性起伏较大，降低波束内有效声源级，并造成远场声照射能量不均匀。
发明内容
本申请提供了一种改善宽波束发射换能器指向性的方法和换能器，可以解决现有方案中换能器的指向性起伏较大，波束内有效声源级低以及远场声照射能量不均匀的问题。本申请提供如下技术方案：
第一方面，提供了一种改善宽波束发射换能器指向性的方法，所述方法包括：
将基元排列装配成垂直方向上分层的N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元；
将所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列。
可选的，相邻的弧形基元层模块中的相邻基元之间的角度为弧形基元层模块中相邻两个基元之间的角度的1/n，n为正整数。
可选的，所述n不大于弧形基元模块中的基元的个数。
第二方面，提供了一种换能器，所述换能器包括N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元，N个弧形基元层模块在垂直方向上分层排列；所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列。
可选的，相邻的弧形基元层模块中的相邻基元之间的角度为弧形基元层模块中相邻两个基元之间的角度的1/n，n为正整数。
可选的，所述n不大于弧形基元模块中的基元的个数。
本申请的有益效果在于：
通过将基元排列装配成垂直方向上分层的N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元；将所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列。解决了现有方案中换能器的指向性起伏较大，波束内有效声源级低以及远场声照射能量不均匀的问题；达到了可以改善宽波束发射换能器指向性以及远场辐射能量的不均匀性，提高波束内有效声源级的效果。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是现有方案中换能器的结构示意图；
图2是本发明所述的一种改善宽波束发射换能器指向性的方法的方法流程图；
图3是本发明所述的换能器的结构示意图；
图4是本发明所涉及的换能器的阵列指向图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
请参考图2，其示出了本申请一个实施例提供的一种改善宽波束发射换能器指向性的方法的流程图，如图2所示，所述方法包括：
步骤201，将基元排列装配成垂直方向上分层的N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元；
实际实现时，可以先将发射换能器在垂直方向上先排列成线列阵再沿圆弧排列成弧形阵列的方式，改成垂直方向上分层的N个弧形基元层模块，N为大于1的整数。
其中，弧形基元层模块中相邻两个基元之间的夹角可以根据需求来设置，本实施例对此并不在限定。
步骤202，将所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列。
相邻的弧形基元层模块中的相邻基元之间的角度为弧形基元层模块中相邻两个基元之间的角度的1/n，n为正整数。所述n不大于弧形基元模块中的基元的个数。
请参考图3，其示出了换能器中弧形阵列的结构示意图。
相邻弧形基元层模块中的相邻基元成角度设置使得换能器的阵列指向性起伏减小，其指向图请参考图4所示（其中，左图为现有方案中的指向图，右图为本申请方案的指向图）。
通过将基元排列装配成垂直方向上分层的N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元；将所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列。解决了现有方案中换能器的指向性起伏较大，波束内有效声源级低以及远场声照射能量不均匀的问题；达到了可以改善宽波束发射换能器指向性以及远场辐射能量的不均匀性，提高波束内有效声源级的效果。
本发明实施例还保护一种换能器，该换能器包括N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元，N个弧形基元层模块在垂直方向上分层排列；所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列。
其中，相邻的弧形基元层模块中的相邻基元之间的角度为弧形基元层模块中相邻两个基元之间的角度的1/n，n为正整数。所述n不大于弧形基元模块中的基元的个数。
通过将基元排列装配成垂直方向上分层的N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元；将所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列。解决了现有方案中换能器的指向性起伏较大，波束内有效声源级低以及远场声照射能量不均匀的问题；达到了可以改善宽波束发射换能器指向性以及远场辐射能量的不均匀性，提高波束内有效声源级的效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种改善宽波束发射换能器指向性的方法，其特征在于，所述方法包括：将基元排列装配成垂直方向上分层的N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元；将所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列；相邻的弧形基元层模块中的相邻基元之间的角度为弧形基元层模块中相邻两个基元之间的角度的1/n，n为正整数；所述n不大于弧形基元模块中的基元的个数。
2.一种换能器，其特征在于，所述换能器包括N个弧形基元层模块，N为大于1的整数，每个弧形基元层模块中包括多个弧形排列的基元，N个弧形基元层模块在垂直方向上分层排列；所述N个弧形基元层模块中相邻的弧形基元层模块中的相邻基元成角度排列；
相邻的弧形基元层模块中的相邻基元之间的角度为弧形基元层模块中相邻两个基元之间的角度的1/n，n为正整数；所述n不大于弧形基元模块中的基元的个数。
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