CN204761642U - 一种宽带高频超声收发水声换能器 - Google Patents
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Abstract
一种宽带高频超声收发水声换能器，包括发射换能器、内置前放电路、接收换能器，发射换能器下端连接托盘A，托盘A下端连接接收换能器，接收换能器下端连接托盘B，发射换能器一端通过屏蔽线连接前放电路一端，前放电路另一端连接通过屏蔽线同时连接托盘A、托盘B，具有频率高、带宽宽、体积小、重量轻、防水、防震，结构简单、制作方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于水下声学传感技术领域，具体涉及一种宽带高频超声收发水声换能器。
背景技术
水声换能器在现在海洋研究、开发以及水下探测、通讯、定位中的应用很广，其结构也多种多样。如专利公开号CN204231638U一种水声换能器，介绍了一种内腔充油式结构水声换能器的改进方法，包括压电陶瓷圆管和底座，压电陶瓷圆管通过支撑部件设立在底座上方，压电陶瓷圆管不与底座接触；底座上设有两块电极插座，电极插座包含点击插针，电极插座和插针通过导线分别连接到压电陶瓷的内外壁；底座上部设有密封橡胶，将压电陶瓷圆管、支撑部件和电极插座包覆在内，再与底座、压电陶瓷圆管、支撑部件和电极插座整体硫化为一体。如专利公开号为CN101321411A一种水声换能器，包含压电陶瓷晶片堆及其上下两块金属盖板，压电陶瓷晶片堆呈圆柱形，由多片圆形的压电陶瓷晶片叠堆而成，极化方向沿厚度方向，每2-8片压电陶瓷晶片为一组，晶片堆包含1组或多组晶片，每组之间由橡胶片隔开，相邻晶片之间，以及晶片与橡胶片之间夹有金属薄片，金属薄片上焊接电极引线，压电陶瓷晶片堆与上下两块金属板之间也用橡胶片隔开。如专利公开号为CN201804552U一种水声换能器，包括予聚体、套座，其特征是所述的座套为芯部具有容置空间的圆柱体结构，座套的一端具有盖板，容置空间内含有圆柱形压电陶瓷片，陶瓷片朝盖板的一端设有软木，陶瓷片朝盖板一端接正极引线，陶瓷片另一端接负极引线，正负极引线合于一处与电缆相接。整个水声换能器由予聚体密封包裹，引出电缆同样与予聚体之间完全密封，由陶瓷片进行发射接收声波，但目前的设使用复杂，设备大，探测不精准。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用型新的目的是提供一种宽带高频超声收发水声换能器，目的是为了解决水下探测、定位，具有结构设计合理、体积小，收发分置工作，内部灌胶隔离、外部由透声橡胶整体硫化，密封性好，信息传递灵敏的特点。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种宽带高频超声收发水声换能器，包括发射换能器、内置前放电路、接收换能器，发射换能器下端连接托盘A，托盘A下端连接接收换能器，接收换能器下端连接托盘B，发射换能器一端通过屏蔽线连接前放电路一端，前放电路另一端连接通过屏蔽线同时连接托盘A、托盘B。
所述的发射换能器的上下两面分别是正负电极，将引线焊接到上下两面，引线再从前放电路板中间的孔引出接屏蔽线。
所述的发射换能器、接收换能器和前放电路板采用灌胶从内部固定，待胶凝固后再对整个探头进行硫化处理。
所述的接收换能器由4块环形压电陶瓷片贴在一起组成压电陶瓷圆管，4块环形压电陶瓷片外径22mm，内径20mm，上下两面都镀银分别作为正负电极，用串联的方式将四块环形压电陶瓷片贴在一起组成压电陶瓷圆管，并采用两块环形单面铺铜托盘将该压电陶瓷圆管夹住，所述的单面铺铜托盘A、托盘B的环上开一个3mm宽的口子，托盘A、托盘B的外径跟压电陶瓷圆管的外径相同，内径比发射换能器的直径小2mm，铺铜的一面贴在压电陶瓷圆管的上下两端，环形电路板的铺铜区大于压电陶瓷圆管的镀银区，多出来的铺铜区焊接引线，连接到内置前放电路的输入端，就组成了接收换能器。
所述的发射换能器为圆柱状压电陶瓷，正面做负极，背面做正极，上下两面均镀银，通过1芯屏蔽线接到外部，其中负极方向决定发射换能器的发射指向性。
所述的内置前放电路板的形状为圆形，其直径小于单面铺铜环形托盘的内径，前放电路板靠近边沿的部分开一个直径4mm的孔，前放电路板最后放置于压电陶瓷圆管内部，电路板上接有输入、输出、地线、电源线四根引线，其中输入跟地线接接收换能器上下两端，输出、地线和电源线接2芯屏蔽线。
本实用新型的有效效果是：
本实用新型采用的技术方案所达到发射声源级160dB，径向指向性360°，轴向指向性不小于15°，接收灵敏度-200dB，径向指向性360°，轴向指向性25°，工作范围200kHz-500kHz，具有频率高、带宽宽、体积小、重量轻、防水、防震，结构简单、制作方便等优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中，1为发射换能器；2为托盘；3为接收换能器；4为托盘；5为前放电路；6为屏蔽线。
具体实施方式
下面通过附图对本实用新型具体实施方式做进一步叙述。
如图1所示，一种宽带高频超声收发水声换能器，包括发射换能器、内置前放电路、接收换能器，其特征在于，发射换能器1下端连接托盘A2，托盘A2下端连接接收换能器3，接收换能器3下端连接托盘B4，发射换能器1一端通过屏蔽线连接前放电路5一端，前放电路5另一端连接通过屏蔽线同时连接托盘A2、托盘B4。
所述的发射换能器1的上下两面分别是正负电极，将引线焊接到上下两面，引线再从前放电路5中间的孔引出接屏蔽线。
所述的发射换能器1、接收换能器3和前放电路5采用灌胶从内部固定，待胶凝固后再对整个探头进行硫化处理。
所述的接收换能器2由4块环形压电陶瓷片贴在一起组成压电陶瓷圆管，4块环形压电陶瓷片外径22mm，内径20mm，上下两面都镀银分别作为正负电极，用串联的方式将四块环形压电陶瓷片贴在一起组成压电陶瓷圆管，并采用两块环形单面铺铜托盘将该压电陶瓷圆管夹住，所述的单面铺铜托盘A2、托盘B4的环上开一个3mm宽的口子，托盘A2、托盘B4的外径跟压电陶瓷圆管的外径相同，内径比发射换能器的直径小2mm，铺铜的一面贴在压电陶瓷圆管的上下两端，环形电路板的铺铜区大于压电陶瓷圆管的镀银区，多出来的铺铜区焊接引线，连接到内置前放电路5的输入端，就组成了接收换能器3。
所述的发射换能器1为圆柱状压电陶瓷，正面做负极，背面做正极，上下两面均镀银，通过1芯屏蔽线接到外部，其中负极方向决定发射换能器1的发射指向性。
所述的内置前放电路5的形状为圆形，其直径小于单面铺铜环形托盘的内径，前放电路5靠近边沿的部分开一个直径4mm的孔，前放电路5最后放置于压电陶瓷圆管内部，电路板上接有输入、输出、地线、电源线四根引线，其中输入跟地线接接收换能器上下两端，输出、地线和电源线接2芯屏蔽线。
所述的接收换能器3是由4块环形压电陶瓷片和2块圆环形托盘2组成的，环形压电陶瓷片上下两端分别是正负极，制作时，每块环形压电陶瓷片上下两面分别点上4点硅胶，然后以串联的方式将四块环形压电陶瓷片贴在一起，组成压电陶瓷圆管，贴的时候一定要保证四块环形压电陶瓷片的外表平滑，不能有一点突出，贴好压电陶瓷圆管之后，在上下两面各贴上一块环形单面铺铜的托盘A2，铺铜的一面贴着压电陶瓷的正负极，放置在一块平整的地方，用一个重100g左右的物体压住，等待硅胶凝固，硅胶凝固后，就成了接收换能器3了。环形单面铺铜托盘2的铺铜区会多出来一部分，在多出来的这一部分上分别焊上两根细引线，接收换能器3正极处焊接的引线接到前放电路5的输入端，负极处的接到前放电路5的地线上，取来一根单芯屏蔽线，从前放电路板5上的孔内穿过去，将内部导线焊接到圆片状的发射换能器1的凹面，外层屏蔽线焊接到发射换能器1的凸面，屏蔽线需要用热缩管包裹住，焊接好发射换能器1之后，将发射换能器1放置到接收换能器3正极的托盘上，屏蔽线卡在环形托盘3mm宽的口子处，用硅胶封住发射换能器1跟接收换能器3接触的地方，待硅胶凝固住之后，将前放电路板5放置进接收换能器3的内部，灌胶，将前放电路5板整个包裹住，灌胶直到恰好超出接收换能器3的负极托盘4为止，等待凝固，最后对整个收发换能器进行整体硫化，用透声橡胶将之硫化成圆柱形，圆柱的直径25mm，长度40mm，其中发射换能器1的顶部硫化深度不能超过2mm，引线端可适当多硫化一段距离，确保引线跟硫化的橡胶之间完全密封。
本实用新型的工作原理是：给发射换能器1加峰峰值为200～400V的交流信号，发射换能器1沿轴向向前方发射相同形状的超声波信号；给接收换能器3供电，接收换能器3接收由发射换能器1发出的超声波信号，并将其转换成电信号输出。
Claims (6)
1.一种宽带高频超声收发水声换能器，包括发射换能器（1）、前放电路（5）、接收换能器（3），其特征在于，发射换能器（1）下端连接托盘A（2），托盘A（2）下端连接接收换能器（3），接收换能器（3）下端连接托盘B（4），发射换能器（1）一端通过屏蔽线（6）连接前放电路（5）一端，前放电路（5）另一端连接通过屏蔽线（6）同时连接托盘A2、托盘B（4）。
2.根据权利要求1所述的一种宽带高频超声收发水声换能器，其特征在于，所述的发射换能器（1）的上下两面分别是负正电极，将引线焊接到上下两面，引线再从前放电路（5）中间的孔引出接屏蔽线（6）。
3.根据权利要求1所述的一种宽带高频超声收发水声换能器，其特征在于，所述的发射换能器（1）、接收换能器（3）和前放电路（5）采用灌胶从内部固定，待胶凝固后再对整个探头进行硫化处理。
4.根据权利要求1所述的一种宽带高频超声收发水声换能器，其特征在于，所述的接收换能器（3）由4块环形压电陶瓷片贴在一起组成压电陶瓷圆管，4块环形压电陶瓷片外径22mm，内径20mm，上下两面都镀银分别作为正负电极，用串联的方式将四块环形压电陶瓷片贴在一起组成压电陶瓷圆管，并采用两块环形单面铺铜托盘将该压电陶瓷圆管夹住，所述的单面铺铜托盘A（2）、托盘B（4）的环上开一个3mm宽的口子，托盘A（2）、托盘B（4）的外径跟压电陶瓷圆管的外径相同，内径比发射换能器的直径小2mm，铺铜的一面贴在压电陶瓷圆管的上下两端，环形电路板的铺铜区大于压电陶瓷圆管的镀银区，多出来的铺铜区焊接引线，连接到内置前放电路的输入端，就组成了接收换能器（3）。
5.根据权利要求1所述的一种宽带高频超声收发水声换能器，其特征在于，所述的发射换能器（1）为圆柱状压电陶瓷，正面做负极，背面做正极，上下两面均镀银，通过1芯屏蔽线接到外部，其中负极方向决定发射换能器（1）的发射指向性。
6.根据权利要求1所述的一种宽带高频超声收发水声换能器，其特征在于，所述的内置前放电路（5）的形状为圆形，其直径小于单面铺铜环形托盘的内径，前放电路板靠近边沿的部分开一个直径4mm的孔，前放电路板最后放置于压电陶瓷圆管内部，电路板上接有输入、输出、地线、电源线四根引线，其中输入跟地线接接收换能器（3）上下两端，输出、地线和电源线接2芯屏蔽线。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105812002A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-07-27 | 台州市节点科技有限公司 | 一种水下超声波发射器以及发射方法 |
| CN108243367A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-03 | 中国船舶重工集团公司七五○试验场 | 一种水声学发射换能器及其制作方法 |
| CN110297231A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-10-01 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种宽带收发分置换能器基阵 |
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2015
- 2015-06-24 CN CN201520436899.1U patent/CN204761642U/zh active Active
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| CN110297231B (zh) * | 2019-05-10 | 2021-06-22 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种宽带收发分置换能器基阵 |
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