CN204231638U - 一种水声换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水声探测和水声通讯技术领域，特别涉及一种水声换能器，包括压电陶瓷圆管和底座，所述压电陶瓷圆管通过支撑部件设在底座的上方，压电陶瓷圆管与底座不接触；所述底座上设有两个电极插座，所述电极插座包括电极插针，所述两个电极插座的电极插针通过导线分别与压电陶瓷圆管的外壁和内壁连接；所述底座的上部设有密封橡胶，所述密封橡胶将压电陶瓷圆管、电极插座和支撑部件包覆在内并与压电陶瓷圆管、底座、电极插座和支撑部件硫化为一体。本实用新型制作工艺简单，不需要复杂的充油工艺及设备，换能器水密性、透声性可靠，带宽范围大并且具有半空间指向性。

Description

一种水声换能器

技术领域

本实用新型涉及水声探测和水声通讯技术领域，特别涉及一种水声换能器。

背景技术

海洋资源开发、海洋环境检测以及水下探测、通信和定位都离不开声呐系统，声呐系统的核心器件是水声换能器。目前在海洋中工作的水声换能器设计基本都是内腔充油式结构，即在换能器内腔填充温度、压力和绝缘性能较好的硅油或者蓖麻油，利用油的不可压缩性，随着外部压力的增大，内腔的油也产生相应的内压，达到内外压力的平衡，从而使换能器在高静压下正常工作。由于换能器的内腔充油，需要对充油换能器内腔抽真空（油中有气泡），另外考虑到换能器内腔充油，充油油嘴的结构水密以及充油油囊和金属底座的连接水密都是影响换能器性能的重要因素，因此这类换能器存在着制作时工序比较复杂、对装配工艺和充油工艺要求比较严格、制作换能器的稳定性受到限制等不足之处。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种水声换能器，解决了充油式换能器制作时工序复杂的问题。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种水声换能器，包括压电陶瓷圆管和底座，所述压电陶瓷圆管通过支撑部件设在底座的上方，压电陶瓷圆管与底座不接触；所述底座上设有两个电极插座，所述电极插座包括电极插针，所述两个电极插座的电极插针通过导线分别与压电陶瓷圆管的外壁和内壁连接；所述底座的上部设有密封橡胶，所述密封橡胶将压电陶瓷圆管、电极插座和支撑部件包覆在内并与压电陶瓷圆管、底座、电极插座和支撑部件硫化为一体。所述底座采用耐蚀钢材料加工制作而成，起到声障板的作用，其特点是能够获得较大的前后端面的振速比，从而增加前辐射端面的声辐射；所述支撑部件采用非金属材料制作而成，对压电陶瓷圆管提供支撑和限位的作用，使压电陶瓷圆管与底座绝缘；所述电极插针采用黄铜材料制成，导电性能良好；所述连接电极插针与压电陶瓷圆管内外壁的导线采用高温硅胶线，与常用导线相比，质地相对柔软，焊点牢固；所述密封橡胶采用水密且透声的浇注型聚氨酯橡胶，制作时使用模具将聚氨酯橡胶与组装在一起的的底座、压电陶瓷圆管、电极插座和支撑部件硫化为一体。

本实用新型的技术方案还有：所述电极插针通过环氧树脂封装在针座上，所述底座上设有螺纹通孔，针座通过螺纹连接固定在螺纹通孔中，这样，电极插针与底座绝缘、水密且连接牢固。

本实用新型的技术方案还有：所述底座的上部设有凸台，所述支撑部件为均布并螺纹连接在凸台侧面的三根螺钉，所述压电陶瓷圆管置于螺钉上并被螺钉拧紧固定，通过调整三根螺钉的旋入深度，可以对压电陶瓷圆管的位置进行调节，使压电陶瓷圆管与底座不接触。

本实用新型的技术方案还有：所述压电陶瓷圆管采用发射和接收两用的压电陶瓷材料PZT-43制成圆管形且径向极化，外壁为正极，内壁为负极，其尺寸大小决定了换能器的带宽和指向性。

本实用新型的技术方案还有：所述底座的下端设有螺纹孔，用来与释放器的耐压壳体连接。

本实用新型的技术方案还有：所述底座的下端设有O形密封槽，与耐压壳体连接时起密封作用。

本实用新型的技术方案还有：所述底座的下端设有与螺纹通孔连通的沉孔，用来容置与电极插针下端配合的电极插头。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：（1）制作工艺简单，不需要复杂的充油工艺及设备，换能器水密性、透声性可靠。

（2）本实用新型中采用橡胶充实，橡胶本身具有一定的强度，能够满足三千米以内深度的正常使用。

（3）利用压电陶瓷圆管的径向振动和密封橡胶的轴向振动的耦合振动可以拓展带宽，还具有半空间指向性的特点。

（4）可以通过改变压电陶瓷圆管的尺寸以及密封橡胶的高度来改变压电陶瓷圆管径向振动与密封橡胶的耦合振动特性，从而控制换能器的带宽和指向性。

（5）电极插座结构简单，水密性好且与底座的固定牢固可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、压电陶瓷圆管，2、底座，2-1、凸台，2-2、螺纹孔，2-3、O形密封槽，2-4、沉孔，3、电极插座，3-1、电极插针，3-2、针座，3-3、导线，3-4、O形密封圈，3-5、垫片，4、密封橡胶，5、螺钉。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面根据附图对本实用新型具体实施方式作进一步说明。

如图1所示：一种水声换能器，包括压电陶瓷圆管1和底座2，所述底座2的上部设有凸台2-1，所述凸台2-1的侧面均布有三根与凸台2-1螺纹连接的螺钉5，所述压电陶瓷圆管1置于螺钉5上并被螺钉5拧紧固定，压电陶瓷圆管1与底座2不接触；所述底座2上设有两个电极插座3，所述电极插座3包括电极插针3-1和针座3-2，电极插针3-1通过环氧树脂封装在针座3-2上，所述底座2上设有螺纹通孔，针座3-2通过螺纹连接固定在螺纹通孔中，两个电极插座3的电极插针3-1通过导线3-3分别与压电陶瓷圆管1的外壁和内壁连接；所述底座2的上部设有密封橡胶4，所述密封橡胶4将压电陶瓷圆管1、电极插座3和螺钉5包覆在内并与压电陶瓷圆管1、底座2、电极插座3和螺钉5硫化为一体；所述底座2的下端设有螺纹孔2-2、O形密封槽2-3以及与螺纹通孔连通的沉孔2-4。

所述底座2采用耐蚀钢材料加工制作而成，起到声障板的作用，其特点是能够获得较大的前后端面的振速比，从而增加前辐射端面的声辐射。

所述压电陶瓷圆管1采用发射和接收两用的压电陶瓷材料PZT-43制成圆管形且径向极化，外壁为正极，内壁为负极，其尺寸大小决定了换能器的带宽和指向性。

所述螺钉5采用非金属材料制作而成，对压电陶瓷圆管1提供支撑和限位的作用，通过调整三根螺钉5的旋入深度，可以对压电陶瓷圆管1的位置进行调节，使压电陶瓷圆管1与底座2不接触，从而使压电陶瓷圆管1与底座2绝缘。

所述电极插针3-1是由黄铜材料制成，针座3-2是由不锈钢材料制成。装配时，先将电极插针3-1安装到针座3-2上，然后采用环氧树脂进行封装，最后把加上O型圈3-4和垫片3-5的电极插座3通过螺纹连接旋紧到底座2上，并标注好正负极，两个电极插针3-1的上端通过导线3-3分别与压电陶瓷圆管1的外壁和内壁连接，两个电极插针3-1的下端穿入沉孔2-4，这样，电极插针3-1与底座2绝缘、水密且连接牢固。

所述连接电极插针3-1与压电陶瓷圆管1内外壁的导线3-3采用高温硅胶线，与常用导线相比，质地相对柔软，焊点牢固。

所述密封橡胶4采用水密且透声的浇注型聚氨酯橡胶，制作时使用模具将聚氨酯橡胶与组装在一起的的压电陶瓷圆管1、底座2、电极插座3和螺钉5硫化为一体。

上面结合附图对本实用新型的实施例做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种水声换能器，包括压电陶瓷圆管（1）和底座（2），所述压电陶瓷圆管（1）通过支撑部件设在底座（2）的上方，压电陶瓷圆管（1）与底座（2）不接触；所述底座（2）上设有两个电极插座（3），所述电极插座（3）包括电极插针（3-1），所述两个电极插座（3）的电极插针（3-1）通过导线（3-3）分别与压电陶瓷圆管（1）的外壁和内壁连接；所述底座（2）的上部设有密封橡胶（4），所述密封橡胶（4）将压电陶瓷圆管（1）、电极插座（3）和支撑部件包覆在内并与压电陶瓷圆管（1）、底座（2）、电极插座（3）和支撑部件硫化为一体。

2.根据权利要求1所述的水声换能器，其特征在于：所述电极插座（3）还包括针座（3-2），所述电极插针（3-1）通过环氧树脂封装在针座（3-2）上，所述底座（2）上设有螺纹通孔，针座（3-2）通过螺纹连接固定在螺纹通孔中。

3.根据权利要求1所述的水声换能器，其特征在于：所述底座（2）的上部设有凸台（2-1），所述支撑部件为均布并螺纹连接在凸台（2-1）侧面的三根螺钉（5），所述压电陶瓷圆管（1）置于螺钉（5）上并被螺钉（5）拧紧固定。

4.根据权利要求1-3任一所述的水声换能器，其特征在于：所述压电陶瓷圆管（1）采用发射和接收两用的压电陶瓷材料PZT-43制成圆管形且径向极化，外壁为正极，内壁为负极。

5.根据权利要求1-3任一所述的水声换能器，其特征在于：所述底座（2）的下端设有螺纹孔（2-2）。

6.根据权利要求1-3任一所述的水声换能器，其特征在于：所述底座（2）的下端设有O形密封槽（2-3）。

7.根据权利要求1-3任一所述的水声换能器，其特征在于：所述底座（2）的下端设有与螺纹通孔连通的沉孔（2-4）。