CN205961404U - 一种适用于水下的换能器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于水下的换能器结构，其具有一支撑座，该支撑座具有支座内腔，低频陶瓷片和高频陶瓷片分别设置在该支撑座内，该低频陶瓷片和高频陶瓷片之间设置中支撑板，高频陶瓷片未与中支撑板相连端设置前盖板，水密缆的导线穿过该支座内腔分别与该低频陶瓷片和高频陶瓷片相并联，低频陶瓷片与中支撑板、支撑座之间分别设置低频去耦圈，高频陶瓷片与中支撑板、前盖板之间分别设置高频去耦圈，低频去耦圈和高频去耦圈的总压缩量为18～20%；所述换能器结构外侧包裹固化的密封料B。本实用新型提高了换能器的抗压能力，结构简单，降低了占用体积，应用可靠，降低成本，保证换能器在使用中保持连接稳定可靠，保证探测到的数据及发出的指令能够稳定的传输。

Description

一种适用于水下的换能器结构

技术领域

本实用新型涉及水下换能器设计与制造技术领域，具体是涉及一种适用于水下的换能器结构，能够减少固定占用体积、拆卸方便、可以抵挡一定强度的冲击作用。

背景技术

水下换能器广泛应用于海洋科学研究、海洋资源勘探、海洋生物研究、军事侦察等领域。

随着当今海洋领域的飞速开发，人类对海洋生物、资源、环境的探测和研究在不断升华和深入，其中通信仪器在人们海洋探索活动中起着越来越关键的角色，在与海洋相关的诸多领域，也得到了广泛的使用，逐渐成为了海洋开发和研究的重要基础之一。在海洋探测、人文娱乐等应用场合，通信性能好、性能稳定、价格适中、使用方便的数字通信机便成了使用最为广泛的海洋测深设备，海域的通信对船舰的航行也具有重要意义。

当今的换能器大到像一幢楼一样的水声换能器，小到可以深入到血管的小探针，不同换能机理的电动式、电磁式、压电式、电致伸缩式、静电式换能器，不同结构的复合式、弯曲式、伸张弯曲式、增压式换能器等，使得声学技术升入到科学研究和工程的各个领域。现有技术中，换能器结构内部依靠陶瓷片支撑，抗压能力差，无法使用于深水环境中，功能单元受力不均匀影响了产品的性能，上下端盖无紧固结构，灌封过程中密封料易于进入陶瓷内腔体中，影响产品的性能。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够减少固定占用体积、拆卸方便，可以抵挡一定强度的冲击作用的适用于水下的换能器结构。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提出了一种适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述换能器结构具有一支撑座，该支撑座具有支座内腔，低频陶瓷片和高频陶瓷片分别设置在该支撑座内，该低频陶瓷片和高频陶瓷片之间设置中支撑板，高频陶瓷片未与中支撑板相连端设置前盖板，水密缆的导线穿过该支座内腔分别与该低频陶瓷片和高频陶瓷片相并联，低频陶瓷片与中支撑板、支撑座之间分别设置低频去耦圈，高频陶瓷片与中支撑板、前盖板之间分别设置高频去耦圈，低频去耦圈和高频去耦圈的总压缩量为18～20%；所述换能器结构外侧包裹固化的密封料B。

所述换能器结构外侧包裹固化的密封料B，是指将所述换能器结构外侧包裹密封料B后，在70-100℃下恒温固化8-10小时，优选在80℃下恒温固化8小时。

本实用新型提出的适用于水下的换能器结构进一步的特征还在于：所述支撑座具有一支柱，所述低频去耦圈、低频陶瓷片、中支撑板、高频去耦圈、高频陶瓷片依次穿设在该支柱上后，将前盖板固定在该支柱顶端，低频去耦圈和高频去耦圈的总压缩量为18～20%。

本实用新型提出的适用于水下的换能器结构更进一步的特征在于：水密缆穿过所述支座内腔，并在该支座内腔用密封料A对水密缆进行固定和密封。

所述支撑座设有水密缆固定孔，该水密缆与该水密缆固定孔之间形成紧密固定。

所述支撑座设置支座内腔的顶端设置外螺纹，通过该外螺纹，便于将宽带通信换能器固定在其他结构体上。

所述支撑座靠近支座内腔端设置径向密封槽、端面密封槽，用于与其他固定件的水密，径向密封槽及端面密封槽具有粗糙的内表面，确保各边有倒圆角，以防止设置在径向密封槽及端面密封槽内的密封圈发生应力集，造成密封圈失效。

所述支撑座上设有密封料B灌封凹槽，该密封料B灌封凹槽内表面具有喷砂层，用于固定低频去耦圈，防止低频去耦圈因压缩导致横向变形。

所述的支撑座设有低频去耦凸台，主要用于固定低频去耦圈，两者之间是过盈配合，低频去耦凸台上面设置一个接地孔，用于将陶瓷片电路的接地线连接在此处。

所述的支撑座设有支撑座凸台，支撑座凸台为整个换能器结构的最大外圆处，用于安装灌封密封料B的模具，也能够起到限制密封料B的最大外圆的作用，在支撑座凸台四周均匀设置锁紧孔，用于换能器结构与其他结构件安装时锁紧用。

所述低频陶瓷片及高频陶瓷片结构为圆柱形陶瓷片，需要保证在磁化时电极性一致，焊接内外两极导线时，尽量将焊点焊接得小一些，不宜超过3mm，焊点位置最好处于陶瓷片的边缘部位，焊接时温度在200-270℃，以免使得内外两侧的镀银层损坏。

所述中支撑板具有中支撑凸台B和中支撑凸台A，分别用以固定低频去耦圈和高频去耦圈，中支撑凸台B与低频去耦圈以及中支撑凸台A与高频去耦圈之间分别采用过盈配合，以使低频去耦圈和高频去耦圈因变形而紧密的贴合在两凸台上，由于陶瓷片作用在低频去耦圈和高频去耦圈的端面的外环面上，在压缩时不至于向内腔变形。

所述中支撑板具有中支撑导线孔，用于将水密缆的两根导线穿过，使得高频陶瓷片和低频陶瓷片通过导线相连，便于将高频陶瓷片采集的信号通过导线传输。

所述的前盖板设置去耦圈凸台，用于固定支撑高频去耦圈，该去耦圈凸台与高频去耦圈之间采用过盈配合，以便于高频去耦圈因变形而紧密的贴合在去耦圈凸台上，在高频去耦圈压缩时不至于向内腔变形；中间沉头孔用以固定前盖板，使得前盖板通过沉头螺钉固定于支撑座的支柱上，也便于整体的压缩及固定。

本实用新型提供的适用于水下的换能器结构，中间设置支撑杆，添加了去耦圈的定位结构，通过将低频陶瓷片及高频陶瓷片设置在该支撑杆上并灌封在换能器结构内，能够防止密封料进入陶瓷片内部，确保去耦圈受力均匀，从而使易损坏的陶瓷片得到保护并且能够可靠地连接，提高了换能器的抗压能力，结构简单，降低了占用体积，应用可靠，降低成本，而且换能器的接收及发射带宽比较大。能够保证换能器在使用中保持连接稳定可靠，能够保证探测到的数据及发出的指令能够稳定的传输。

附图说明

图1是本实用新型实施例换能器结构外形示意图；

图2是图1换能器结构整体剖面图；

图3是本实用新型实施例中的支撑座结构示意图；

图4是本实用新型实施例中的支撑座结构上视图；

图5是本实用新型实施例中的中支撑板结构示意图；

图6是本实用新型实施例中的前盖板结构剖视图。

其中：1-密封料A，2-水密缆，3-低频陶瓷片，4-低频去耦圈，5-中支撑板，6-高频陶瓷片，7-高频去耦圈，8-前盖板，9-沉头螺钉，10-密封料B，11-支撑座，12-导线，13-密封料A灌封凹槽，14-支座内腔，15-径向密封槽，16-端面密封槽，17-密封料B灌封凹槽，18-水密缆固定孔，19-导线通孔，20-支柱，21-中支撑凸台A，22-中支撑导线孔，23-中支撑凸台B，24-去耦圈凸台，25-锁紧孔，26-接地孔，27-低频去耦凸台,28-支撑座凸台，29-中间沉头孔。

具体实施方式

为使公众进一步了解本实用新型所采用之技术、手段及其有益效果，特举实施例并配合附图详细说明如下，相信当可由之得以深入而具体的了解。

请参见图1、图2所示，本实施例提供的适用于水下的换能器结构，包括水密缆2，一个根据需求起到低频发射和低频接收作用的低频陶瓷片3以及一个根据需求起到高频发射和高频接收作用的高频陶瓷片6。水密缆2内部具有导线12，该导线12外包裹有屏蔽层，通常这个屏蔽层是设置在水密缆2内的导线12和水密缆2外部缆皮层之间。所述换能器结构还具有一支撑座11，低频陶瓷片3和高频陶瓷片6分别设置在该支撑座11内，该低频陶瓷片3和高频陶瓷片6之间用中支撑板5隔断，高频陶瓷片6未与中支撑板5相连端设置起到锁紧固定作用的前盖板8，水密缆2的导线12穿过支撑座11的支座内腔14分别与该低频陶瓷片3和高频陶瓷片6相并连，实现信号的发射和接收。在支座内腔14内用具有固定、防水和保护作用的密封料A1对水密缆2进行固定和密封。密封料A1通常采用硫化胶、聚氨酯或是环氧类材料。低频陶瓷片3与中支撑板5、支撑座11之间分别设置低频去耦圈4，高频陶瓷片6与中支撑板5、前盖板8之间分别设置高频去耦圈7，低频去耦圈4和高频去耦圈7的总压缩量为18～20%；所述换能器结构外侧灌封起到固定、防水和保护作用的密封料B10。低频去耦圈4和高频去耦圈7起到去耦和减震以及保护和密封内部空间的作用，确保内部不得在灌封密封料B10时，有密封料B液体流入内部空间,要确保内部为空腔。密封料B10通常采用硫化胶、聚氨酯或是环氧类材料。

所述换能器结构外侧包裹密封料B10后，在70-100℃下恒温固化8-10小时，优选在80℃下恒温固化8小时，以形成固化的密封料B10。

支撑座11结构参见图3、图4，其具有一支柱20，两个低频去耦圈4、低频陶瓷片3、中支撑板5、两个高频去耦圈7、高频陶瓷片6以及前盖板8依次穿设在该支柱20上，并且要基本保证这些元器件同心。将前盖板8用沉头螺钉9固定在该支柱20顶端，同时使所有元器件固定在支柱20上，确保低频去耦圈4和高频去耦圈7的总压缩量为18～20%。

支撑座11与支座内腔14同心设置水密缆固定孔18，在水密缆固定孔18上侧设置导线通孔19，该导线通孔19使得支座内腔14、水密缆固定孔18以及支柱20的内孔连接成一个通孔，该导线通孔19用于将水密缆2内的导线12穿出，便于连接陶瓷片，构成电路的通路。水密缆2与该水密缆固定孔18之间是过盈配合，保证水密缆2在受到轻微的压缩才能穿过水密缆固定孔18，也可以保证在灌封密封料A1时，起起到防渗漏的作用，防止密封料A1流入导线通孔19。水密缆固定孔18与支座内腔14之间采用倒角或是圆角均匀过度，防止由于过度尖锐，导致水密缆2受到破坏。水密缆2穿出水密缆固定孔18并在导线通孔19内保留一段距离，可以起到对水密缆2及导线12的保护作用，将水密缆2内的导线12从支撑座11的导线通孔19的同侧或者是分别从两侧穿出。将穿过水密缆2后的支撑座11反向固定，在支座内腔14内设置密封料A灌封凹槽13，在密封料A灌封凹槽13内灌封密封料A1，保证密封料A1不得溢出到支撑座11外螺纹上。密封料A1在灌封时进入到密封料A灌封凹槽13内，密封料A灌封凹槽13能够增加密封料A1与支座内腔14的接触面积，同时也能起到防止密封料A1因受力而脱落出支座内腔14，灌封前也可以对支座内腔14做一些处理，以增加表面于密封料A1完好接触，如喷砂处理。灌封后恒温固化8小时。

支撑座11设置支座内腔14的顶端设置外螺纹，支座内腔14设置在该外螺纹内侧，通过该外螺纹，便于将宽带通信换能器固定在其他结构体上。

支撑座11靠近支座内腔14端设置径向密封槽15、端面密封槽16，用于与其他固定件的水密，径向密封槽15及端面密封槽16内表面要求粗糙度较高，通常为0.8或是1.6，同时要确保与之配合的安装面的表面粗糙度相同，确保每个凹槽边有相应倒圆角，以防止密封圈发生应力集，造成设置在径向密封槽15、端面密封槽16中的密封圈失效。

支撑座11中部设有密封料B灌封凹槽17、低频去耦凸台27、支撑座凸台28，低频去耦凸台27主要用于固定低频去耦圈4，两者之间是过盈配合，使得配合紧密不脱落，而且防止低频去耦圈4因压缩导致横向变形。低频去耦凸台27上面设置一个接地孔26，用于将陶瓷片电路的接地线连接在此处。密封料B灌封凹槽17内表面具有喷砂层，用于与低频去耦圈4端面接触，由于低频去耦圈4在受力变形，可以确保内部空隙在灌封密封料B10时，内部空间不会泄漏密封料B。在灌封密封料B10前，对密封料B灌封凹槽17做喷砂处理，以便能够使得灌封密封料B10能够充分的与支撑座11的密封料B灌封凹槽17接触，使得固定可靠，粘接紧固。也可通过打磨使密封料B灌封凹槽17内表面毛糙，目的是增加密封料B灌封凹槽17内表面接触面积，以便能够使得灌封密封料B10能够充分的与支撑座11的密封料B灌封凹槽17接触，使得固定可靠，粘接紧固。

支撑座凸台28为整个宽带通信换能器结构的最大外圆处，支撑座凸台28用于安装灌封密封料B10的模具，也能够起到限制密封料B10的最大外圆的作用，在支撑座凸台28四周均匀设置锁紧孔25，用于宽带通信换能器结构与其他结构件安装时锁紧用。

低频陶瓷片3及高频陶瓷片6结构为圆柱形陶瓷片，需要保证在磁化时电极性一致，陶瓷片均匀，颗粒度一致性好等特性，焊接低频陶瓷片3及高频陶瓷片6的内外两极导线时，尽量将焊点焊接的小一些，不宜超过3mm，焊点位置优选处于处于陶瓷片的边缘部位，焊接时温度不宜过高，通常在200-270℃，以免使得内外两侧的镀银层损坏。

中支撑板5结构见图5所示，其具有中支撑凸台B23和中支撑凸台A21，中支撑凸台B23用以固定低频去耦圈4，中支撑凸台A21用于固定高频去耦圈7，中支撑凸台B23与低频去耦圈4以及中支撑凸台A21与高频去耦圈7之间分别采用过盈配合，以使低频去耦圈4和高频去耦圈7因变形而紧密的贴合在中支撑凸台B23和中支撑凸台A21上，由于陶瓷片作用在低频去耦圈4和高频去耦圈7的端面的外环面上，在压缩时防止低频去耦圈4和高频去耦圈7不至于向内腔变形。

中支撑板5具有两个中支撑导线孔22，用于将水密缆2内的两根导线12穿过，使得上下两个陶瓷片通过导线12相连，便于将高频陶瓷片6采集的信号通过导线12传输。

前盖板8（见图6）设置去耦圈凸台24，用于固定支撑高频去耦圈7，该去耦圈凸台24与高频去耦圈7之间采用过盈配合，以便于低频去耦圈4和高频去耦圈7因变形而紧密的贴合在去耦圈凸台24上，在高频去耦圈7压缩时不至于向内腔变形。中间沉头孔29用以固定作用，使得前盖板8通过该沉头孔29用沉头螺钉9固定于支撑座11的支柱20上，也便于低频去耦圈4和高频去耦圈7的压缩及固定。

本实施例提供了一种中间设置支撑杆，能够提高抗压能力，添加了去耦圈的定位结构，确保了去耦圈的受力均匀，而且能够防止密封料进入陶瓷片内部，能够减少固定占用体积、拆卸方便、可以抵挡一定强度的冲击作用的换能器结构。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

Claims (10)

1.一种适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述换能器结构具有一支撑座（11），该支撑座（11）具有支座内腔（14），低频陶瓷片（3）和高频陶瓷片（6）分别设置在该支撑座（11）内，该低频陶瓷片（3）和高频陶瓷片（6）之间设置中支撑板（5），高频陶瓷片（6）未与中支撑板（5）相连端设置前盖板（8），水密缆（2）的导线（12）穿过该支座内腔（14）分别与该低频陶瓷片（3）和高频陶瓷片（6）相并联，低频陶瓷片（3）与中支撑板（5）、支撑座（11）之间分别设置低频去耦圈（4），高频陶瓷片（6）与中支撑板（5）、前盖板（8）之间分别设置高频去耦圈（7），低频去耦圈（4）和高频去耦圈（7）的总压缩量为18～20%；所述换能器结构外侧包裹固化的密封料B（10）。

2.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述支撑座（11）具有一支柱（20），所述低频去耦圈（4）、低频陶瓷片（3）、中支撑板（5）、高频去耦圈（7）、高频陶瓷片（6）依次穿设在该支柱（20）上后，将前盖板（8）固定在该支柱（20）顶端，低频去耦圈（4）和高频去耦圈（7）的总压缩量为18～20%。

3.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：水密缆（2）穿过所述支座内腔（14），并在该支座内腔（14）用密封料A（1）对水密缆（2）进行固定和密封。

4.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述支撑座（11）设有水密缆固定孔（18），该水密缆（2）与该水密缆固定孔（18）之间形成紧密固定。

5.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述支撑座（11）靠近支座内腔（14）端设置径向密封槽（15）、端面密封槽（16），径向密封槽（15）及端面密封槽（16）具有粗糙的内表面，各边有倒圆角。

6.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述支撑座（11）上设有密封料B灌封凹槽（17），该密封料B灌封凹槽（17）内表面具有喷砂层，用于固定低频去耦圈（4）。

7.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述的支撑座（11）设有低频去耦凸台（27），低频去耦圈（4）固定在该低频去耦凸台（27）上，低频去耦凸台（27）与低频去耦圈（4）之间是过盈配合。

8.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述的支撑座（11）设有支撑座凸台（28），在支撑座凸台（28）四周均匀设置锁紧孔（25）。

9.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述中支撑板（5）具有中支撑凸台B（23）和中支撑凸台A（21），分别用以固定低频去耦圈（4）和高频去耦圈（7），中支撑凸台B（23）与低频去耦圈（4）以及中支撑凸台A（21）与高频去耦圈（7）之间分别采用过盈配合。

10.根据权利要求1所述的适用于水下的换能器结构，其特征在于：所述中支撑板（5）具有中支撑导线孔（22），水密缆（2）的两根导线（12）由该中支撑导线孔（22）穿过，与高频陶瓷片（6）和低频陶瓷片（3）相连。