CN219457143U - 水声换能器阵 - Google Patents

Abstract

一种水声换能器阵，涉及声学传感器技术领域。该水声换能器阵包括结构件和设置在结构件上的若干个阵元；多个阵元按照预设形状间隔设置并形成阵列；每个阵元包括沿结构件的厚度方向依次固定连接的弛豫铁电单晶、绝缘块、后质量块、正极引出线和负极引出线；或者，每个阵元包括沿结构件的厚度方向依次固定连接的匹配块、弛豫铁电单晶、绝缘块、后质量块、正极引出线和负极引出线；后质量块被配置为实现弛豫铁电单晶能量大部分向前发射，阻止声音的后向传输，并减少弛豫铁电单晶的用量。本实用新型的目的在于提供一种水声换能器阵，以解决现有技术中存在的在保证换能器能量转换效率和宽带的前提下，难以兼顾微型化、轻型化、便捷性的技术问题。

Description

水声换能器阵

技术领域

本实用新型涉及声学传感器技术领域，具体而言，涉及一种水声换能器阵。

背景技术

水声换能器可实现电能和声能的相互转换，是声呐探测设备的主要组成部分。换能器在施加一定的电压后，向水中发射探测声波，接收经探测目标反射的回波，并转换成微弱的回波电信号，再经信号处理得到目标的距离、方位、性质等信息。随着休闲渔业的兴起，便捷、轻型、高性能的水声换能器在探鱼的便捷性和针对性方面发挥着越来越重要的作用。

目前，探鱼用水声换能器通常采用压电陶瓷或复合材料作为压电元件。压电陶瓷的柔顺系数一般较小，换能器尺寸较大，不利于换能器的微型和轻型化。压电陶瓷的声阻抗远高于水介质，使得大部分声场能量在水和陶瓷的界面处发生发射，降低了能量转换效率。此外，压电陶瓷换能器的带宽一般较窄。复合材料换能器虽然可通过设置足够大的电容量，来达到较高的接收灵敏度，且有较好的宽带性能，但较大的电容量使得换能器尺寸较大，不利于器件的微型化和便携性。复合材料换能器还存在长期使用性不佳的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水声换能器阵，以在一定程度上解决现有技术中存在的在保证换能器能量转换效率和宽带的前提下，难以兼顾微型化、轻型化、便捷性的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种水声换能器阵，包括结构件和设置在所述结构件上的若干个阵元；多个所述阵元按照预设形状间隔设置并形成阵列；

每个所述阵元包括弛豫铁电单晶、绝缘块、后质量块、正极引出线和负极引出线，所述弛豫铁电单晶、所述绝缘块和所述后质量块沿所述结构件的厚度方向依次固定连接；或者，每个所述阵元包括匹配块、弛豫铁电单晶、绝缘块、后质量块、正极引出线和负极引出线，所述匹配块、所述弛豫铁电单晶、所述绝缘块和所述后质量块沿所述结构件的厚度方向依次固定连接；

所述匹配块被配置为实现所述弛豫铁电单晶和水介质之间的声阻抗匹配，以提高水声换能器阵的声传输和带宽性能；

所述弛豫铁电单晶被配置为实现水声换能器阵的宽带和微型轻型化；

所述绝缘块被配置为实现所述弛豫铁电单晶和所述后质量块之间的电绝缘；

所述后质量块被配置为实现所述弛豫铁电单晶能量大部分向前发射，阻止声音的后向传输，并减少所述弛豫铁电单晶的用量；

所述正极引出线连接所有所述阵元的所述弛豫铁电单晶的正极，所述负极引出线连接所有所述阵元中所述弛豫铁电单晶的负极；或者，所述正极引出线的数量为多个，每个所述正极引出线分别连接若干个所述阵元的所述弛豫铁电单晶的正极，所述负极引出线的数量为多个，每个所述负极引出线分别连接若干个所述阵元的所述弛豫铁电单晶的负极。

在上述任一技术方案中，可选地，所述弛豫铁电单晶为铌锌酸铅-钛酸铅单晶、铌锌酸铅-钛酸铅单晶衍生物、铌镁酸铅-钛酸铅单晶、铌镁酸铅-钛酸铅单晶衍生物、铌镁酸铅-锆钛酸铅单晶、铌镁酸铅-锆钛酸铅单晶衍生物、铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅单晶或铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅单晶衍生物。

在上述任一技术方案中，可选地，所述弛豫铁电单晶采用[011]晶向极化、[100]晶向驱动和[0-11]晶向驱动的横向振型；

或者，所述弛豫铁电单晶采用[011]晶向极化、[100]晶向驱动的横向振型；

或者，所述弛豫铁电单晶采用[011]晶向极化、[0-11]晶向驱动的横向振型。

在上述任一技术方案中，可选地，所述弛豫铁电单晶采用[011]切型d₃₂模式弛豫铁电单晶和/或d₃₁模式弛豫铁电单晶。

在上述任一技术方案中，可选地，所述弛豫铁电单晶、所述绝缘块和所述后质量块依次粘接固定；或者，所述匹配块、所述弛豫铁电单晶、所述绝缘块和所述后质量块依次粘接固定。

在上述任一技术方案中，可选地，所述匹配块的数量与所述阵元的数量相等，每个所述阵元包括一个所述匹配块；以实现每个阵元与水介质之间的声阻抗匹配；

或者，所述匹配块的数量为多个，每个所述匹配块分别对应若干个所述阵元的所述匹配块；

或者，所述匹配块的数量为一个，所有所述阵元的所述匹配块为一个整体，以实现整个阵列与水介质之间的声阻抗匹配。

在上述任一技术方案中，可选地，多个所述阵元形成的阵列为平面阵、凸型阵、球形阵，或者其他阵型。

在上述任一技术方案中，可选地，多个所述阵元形成阵列的形状为圆形、椭圆形、矩形、六边形或者其他形状。

在上述任一技术方案中，可选地，相邻两个所述阵元之间的间距不大于所述水声换能器阵的工作频率下的半波长。

在上述任一技术方案中，可选地，所述的水声换能器阵还包括透声密封胶件；

所述阵元密封在所述透声密封胶件内部，且所述阵元的声学信号能够发射到所述透声密封胶件的外部；

所述结构件设置在所述透声密封胶件内部，或者所述结构件与所述透声密封胶件的端部固定连接。

在上述任一技术方案中，可选地，所述结构件内部设置有传感器；所述传感器包括但不限于温度传感器、盐度传感器和压力传感器中的一种或者多种；

所述结构件内部还设置有阻抗匹配电路；所述阻抗匹配电路包括电感和/或变压器。

本实用新型的有益效果主要在于：

本实用新型提供的水声换能器阵，其结构件内部设置若干个阵元，且多个阵元按照预设形状间隔设置并形成阵列，每个阵元包括弛豫铁电单晶、绝缘块、后质量块、正极引出线和负极引出线，或者每个阵元包括匹配块、弛豫铁电单晶、绝缘块、后质量块、正极引出线和负极引出线。通过匹配块被配置为实现弛豫铁电单晶和水介质之间的声阻抗匹配，以减少界面声发射，以提高水声换能器阵的声传输和带宽性能；通过绝缘块被配置为实现弛豫铁电单晶和后质量块之间的电绝缘，以提高弛豫铁电单晶和后质量块之间的绝缘性能，进而保障弛豫铁电单晶正常工作；通过后质量块被配置为实现弛豫铁电单晶能量大部分向前发射，阻止声音的后向传输，并减少弛豫铁电单晶的用量，以极大提高能量转换效率；通过正极引出线被配置为实现将各阵元中弛豫铁电单晶的正极根据实际需求全部或部分连接在一起，负极引出线被配置为实现将各阵元中弛豫铁电单晶的负极根据实际需求全部或部分连接在一起，以便于正负极的电连接。弛豫铁电单晶具有远高于陶瓷的柔顺系数、压电系数、机电耦合系数，远小于陶瓷的介电损耗、声阻抗，可降低热噪声，极大提高能量转换效率和带宽性能；同等频率下，所需弛豫铁电单晶的尺寸远小于压电陶瓷，可极大减少水声换能器阵的体积，有利于水声换能器阵便携、轻型化和微型化。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的水声换能器阵的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的水声换能器阵的第二种结构示意图；

图3为图2所示的水声换能器阵的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的水声换能器阵的第三种结构示意图；

图5为图4所示的水声换能器阵的立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的阵元的第一种结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的阵元的第二种结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的阵元的第三种结构示意图。

图标：110-结构件；120-阵元；121-匹配块；122-弛豫铁电单晶；123-绝缘块；124-后质量块；125-正极引出线；126-负极引出线；130-透声密封胶件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以采用各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

本实施例提供一种水声换能器阵；请参照图1至图8，图1、图2和图4为本实施例提供的水声换能器阵的三种结构示意图，图1和图2所示的阵元结构不同，图1和图4所示的结构件不同，为了更加清楚的显示结构，图1、图2和图4中的透声密封胶均采用剖视处理；图3和图5为水声换能器阵的两种外部结构示意图，图3可为图1和图2的外部立体结构示意图，图5可为图4的外部立体结构示意图；图6-图8为本实施例提供的水声换能器阵中阵元的三种结构示意图。

本实施例提供的水声换能器阵，用于探鱼、探海底等。参见图1至图8所示，所述水声换能器阵包括结构件110和设置在结构件110上的若干个阵元120；多个阵元120按照预设形状间隔设置并形成阵列。通过结构件110给多个阵元120提供支撑，以使多个阵元120形成阵列，以满足水声换能器阵的声源级需求。本实施例中，可根据水声换能器阵的频率要求，选择不同尺寸的阵元；频率要求较高，需要阵元的尺寸相对较小。

每个阵元120包括弛豫铁电单晶122、绝缘块123、后质量块124、正极引出线125和负极引出线126；弛豫铁电单晶122、绝缘块123和后质量块124沿结构件110的厚度方向依次固定连接，正极引出线125将各个阵元中弛豫铁电单晶122的正极根据实际需求全部或部分连接在一起，负极引出线126将各个阵元中弛豫铁电单晶122的负极根据实际需求全部或部分连接在一起。或者，每个阵元120包括匹配块121、弛豫铁电单晶122、绝缘块123、后质量块124、正极引出线125和负极引出线126；匹配块121、弛豫铁电单晶122、绝缘块123和后质量块124沿结构件110的厚度方向依次固定连接，正极引出线125将各个阵元中弛豫铁电单晶122的正极根据实际需求全部或部分连接在一起，负极引出线126将各个阵元中弛豫铁电单晶122的负极根据实际需求全部或部分连接在一起；本实施例中，多个阵元120可沿第二方向形成阵列，第二方向与结构件110的厚度方向相交，例如，第二方向与结构件110的厚度方向垂直。

匹配块121被配置为实现弛豫铁电单晶122和水介质之间的声阻抗匹配，以减少界面声发射，以提高水声换能器阵的声传输和带宽性能。

弛豫铁电单晶122被配置为实现水声换能器阵的宽带和微型轻型化。

绝缘块123被配置为实现弛豫铁电单晶122和后质量块124之间的电绝缘。

后质量块124被配置为实现弛豫铁电单晶122能量大部分向前发射，阻止声音的后向传输，并减少弛豫铁电单晶122的用量。

正极引出线125连接所有阵元的弛豫铁电单晶122的正极，例如，正极引出线125的数量为一个；也即正极引出线125可实现将所有阵元中弛豫铁电单晶122的正极连接在一起。本实施例中，正极引出线125的数量还可以为多个，每个正极引出线125分别连接若干个阵元的弛豫铁电单晶122的正极；例如，每个正极引出线125分别连接一个或者多个阵元的弛豫铁电单晶122的正极；通过多个正极引出线125，可实现将部分阵元中弛豫铁电单晶122的正极连接在一起，形成多个正极引出线125，可根据实际需求用于相位控制。可选地，正极引出线125的数量为多个时，每个正极引出线125连接的阵元数量可以相等，也可以不等，还可以部分相等。

负极引出线126连接所有阵元中弛豫铁电单晶122的负极，例如，负极引出线126的数量为一个；也即负极引出线126可实现将所有阵元中弛豫铁电单晶122的负极连接在一起。本实施例中，负极引出线126的数量还可以为多个，每个负极引出线126分别连接若干个阵元的弛豫铁电单晶122的负极；例如，每个负极引出线126分别连接一个或者多个阵元的弛豫铁电单晶122的负极；通过多个负极引出线126，可实现将部分阵元中弛豫铁电单晶122的负极连接在一起，形成多个负极引出线，根据实际需求用于相位控制。可选地，负极引出线126的数量为多个时，每个负极引出线126连接的阵元数量可以相等，也可以不等，还可以部分相等。

参见图1-图3和图5所示，本实施例的可选方案中，所述水声换能器阵还包括透声密封胶件130。

阵元120密封在透声密封胶件130内部；例如，透声密封胶件130将阵元120包裹。

阵元120的声学信号能够发射到透声密封胶件130的外部，以使阵元120能够正常工作。也即透声密封胶件130具有良好的透声性能，可以令阵元120的声学信号正常透过。

结构件110设置在透声密封胶件130内部，例如透声密封胶件130将结构件110包裹；或者，结构件110与透声密封胶件130的端部固定连接，例如结构件110的全部或者局部在透声密封胶件130外部。

通过将阵元120密封于透声密封胶件130内，以及结构件110设置在透声密封胶件130内部或结构件110与透声密封胶件130的端部固定连接，既可以有效防止水渗入阵元120内，又可以保障阵元120的声学信号正常透过。

本实施例中所述水声换能器阵，其结构件110上设置若干个阵元120，且多个阵元120按照预设形状间隔设置并形成阵列，每个阵元120包括弛豫铁电单晶122、绝缘块123、后质量块124、正极引出线125和负极引出线126；或者，每个阵元120包括匹配块121、弛豫铁电单晶122、绝缘块123、后质量块124、正极引出线125和负极引出线126。通过匹配块121被配置为实现弛豫铁电单晶122和水介质之间的声阻抗匹配，以减少界面声发射，以提高水声换能器阵的声传输和带宽性能；通过绝缘块123被配置为实现弛豫铁电单晶122和后质量块124之间的电绝缘，以提高弛豫铁电单晶122和后质量块124之间的绝缘性能，进而保障弛豫铁电单晶122正常工作；通过后质量块124被配置为实现弛豫铁电单晶122能量大部分向前发射，阻止声音的后向传输，并减少弛豫铁电单晶122的用量，以极大提高能量转换效率；通过正极引出线125被配置为实现将各阵元中弛豫铁电单晶122的正极根据实际需求全部或部分连接在一起，负极引出线126被配置为实现将各阵元中弛豫铁电单晶122的负极根据实际需求全部或部分连接在一起，以便于正负极的电连接。弛豫铁电单晶122具有远高于陶瓷的柔顺系数、压电系数、机电耦合系数，远小于陶瓷的介电损耗、声阻抗，可降低热噪声，极大提高能量转换效率和带宽性能；同等频率下，所需弛豫铁电单晶122的尺寸远小于压电陶瓷，可极大减少水声换能器阵的体积，有利于水声换能器阵便携、轻型化和微型化。

现有技术中，陶瓷换能器尺寸相对较大，不利于换能器的微型化和轻型化，且陶瓷的声阻抗远高于水的声阻抗，严重的界面发射使其能量转换效率低，此外，陶瓷换能器的带宽一般较窄；复合材料换能器尺寸相对较大，不利于换能器的微型化和便捷性，且复合材料换能器存在长期使用性不佳的问题。相对于陶瓷和复合材料，弛豫铁电单晶的柔顺系数、压电系数、机电耦合系数较高，介电损耗较小；在同频率的换能器中，弛豫铁电单晶的尺寸较小、重量较轻，有利于微型化、轻型化和便携化，可实现换能器的便携、轻型、宽带、低噪。

参见图1至图8所示，本实施例的可选方案中，弛豫铁电单晶122为铌锌酸铅-钛酸铅单晶(略写为PZN-PT)、铌锌酸铅-钛酸铅单晶衍生物、铌镁酸铅-钛酸铅单晶(略写为PMN-PT)、铌镁酸铅-钛酸铅单晶衍生物、铌镁酸铅-锆钛酸铅单晶(略写为PMN-PZT)、铌镁酸铅-锆钛酸铅单晶衍生物、铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅单晶(略写为PIN-PMN-PT)或铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅单晶衍生物，或者弛豫铁电单晶122为其他单晶。

参见图1至图8所示，本实施例的可选方案中，弛豫铁电单晶122采用[011]晶向极化、[100]晶向驱动和[0-11]晶向驱动的横向振型。可选地，弛豫铁电单晶122采用[011]晶向极化、[100]晶向驱动的横向振型。可选地，弛豫铁电单晶122采用[011]晶向极化、[0-11]晶向驱动的横向振型。

可选地，弛豫铁电单晶122采用[011]晶向极化、[100]晶向驱动的横向振型，同时可结合[0-11]晶向振动。通过采用[011]晶向极化、[100]晶向发声的单晶片可实现压电元件和水之间更好的阻抗匹配，提高能量转换效率；本实施例所述水声换能器阵，可通过适当的尺寸设计，使[100]和[0-11]晶向的工作频率接近时，可实现水声换能器阵更大的带宽。

需要说明的是，[011]、[100]和[0-11]均为弛豫铁电单晶122的晶体方向的矢量。

参见图1至图8所示，本实施例的可选方案中，弛豫铁电单晶122采用[011]切型d₃₂模式弛豫铁电单晶和/或d₃₁模式弛豫铁电单晶。也即，弛豫铁电单晶122采用[011]切型d₃₂模式弛豫铁电单晶，或者弛豫铁电单晶122采用[011]切型d₃₁模式弛豫铁电单晶，或者弛豫铁电单晶122采用[011]切型d₃₂模式弛豫铁电单晶和d₃₁模式弛豫铁电单晶。

可选地，弛豫铁电单晶122采用[011]切型d₃₂模式弛豫铁电单晶，为拓宽换能器的带宽，还可通过适当的尺寸设计，结合弛豫铁电单晶的d₃₁振型，可选地，弛豫铁电单晶122采用[011]切型d₃₂模式弛豫铁电单晶和d₃₁模式弛豫铁电单晶结合的弛豫铁电单晶。[011]切型d₃₂模式弛豫铁电单晶122具有远高于陶瓷的柔顺系数、压电系数、机电耦合系数，远小于陶瓷的介电损耗、声阻抗。同等频率下，所需弛豫铁电单晶122的尺寸远小于压电陶瓷，可降低热噪声，极大提高能量转换效率。

需要说明的是，d_ij为压电常数，它有两个下脚标，第1个下脚标i表示晶体的电极方向，当产生电荷的表面垂直于x轴(y轴或z轴)时，分别记作i＝1(2或3)；第2个下脚标j＝1或2、3、4、5、6，分别表示沿x轴、y轴、z轴方向作用的正应力和垂直于x轴、y轴、z轴平面内作用的剪切力。d₃₂模式是压电换能器的一种工作模式。

本实施例的可选方案中，弛豫铁电单晶122、绝缘块123和后质量块124依次粘接固定，例如弛豫铁电单晶122、绝缘块123和后质量块124通过粘结剂依次粘接固定。本实施例中，弛豫铁电单晶122、绝缘块123和后质量块124还可以通过其他方式固定。

如图4所示，本实施例的可选方案中，匹配块121、弛豫铁电单晶122、绝缘块123和后质量块124依次粘接固定，例如匹配块121、弛豫铁电单晶122、绝缘块123和后质量块124通过粘结剂依次粘接固定。本实施例中，匹配块121、弛豫铁电单晶122、绝缘块123和后质量块124还可以通过其他方式固定。

本实施例的可选方案中，匹配块121可以是与每个阵元120大小匹配的多个匹配块121，也即匹配块121的数量与阵元120的数量相等，每个阵元120包括一个匹配块121，实现每个阵元120与水介质之间的声阻抗匹配，如图1、图4和图7所示。可选地，沿垂直于结构件110的厚度方向，匹配块121的截面积与弛豫铁电单晶122的截面积相同。

本实施例的可选方案中，匹配块121可以是与多个阵元120大小匹配的多个匹配块121，也即匹配块121的数量为多个，每个匹配块121分别对应若干个阵元120的匹配块121，例如每个匹配块121分别对应一个或者多个阵元120的匹配块121，以实现多组阵元120与水介质之间的声阻抗匹配。可选地，沿垂直于结构件110的厚度方向，匹配块121的截面积与多个阵元120形成的子阵列的截面积相同。可选地，不同的匹配块121分别对应阵元120的数量可以相等，也可以不等，还可以部分相等。

本实施例的可选方案中，匹配块121也可以是与多个阵元120形成的阵列大小匹配的一个整体匹配块，也即匹配块121的数量为一个，所有阵元120的匹配块121为一个整体，实现整个阵列与水介质之间的声阻抗匹配，如图8所示。可选地，沿垂直于结构件110的厚度方向，匹配块121的截面积与多个阵元120形成的阵列的截面积相同。

本实施例的可选方案中，多个阵元120形成的阵列为平面阵、凸型阵或者球形阵，或者其他阵列形状。如图1至图8所示，多个阵元120形成的阵列为平面阵。

本实施例的可选方案中，多个阵元120形成阵列的形状为圆形、椭圆形、矩形或者六边形，或者其他形状。如图1至图8所示，多个阵元120形成阵列的形状为矩形。

本实施例的可选方案中，相邻两个阵元120之间的间距不大于水声换能器阵的工作频率下的半波长。

本实施例中，所述水声换能器阵的阵元120数目及排列方式、材料的选择、结构件110等可根据实际需求进行个性化定制，相邻两个阵元120之间的间距可根据水声换能器阵的工作频率定制。

本实施例的可选方案中，结构件110内部设置有传感器。传感器可设置在阵元120的附近、旁边或者底部，或者其他位置。

可选地，传感器包括但不限于温度传感器、盐度传感器和压力传感器；可选地，传感器包括温度传感器、盐度传感器和压力传感器中的一种或者多种；或者传感器还包括其他类型的传感器。

本实施例的可选方案中，结构件110内部还设置有阻抗匹配电路；阻抗匹配电路包括电感和/或变压器，或者其他元器件。

本实施例的可选方案中，结构件110可采用刚性材质。本实施例中，结构件110可以为水声换能器阵的外壳。

本实施例中，结构件110的材料选择、形状、结构等可根据实际需求进行设置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种水声换能器阵，其特征在于，包括结构件和设置在所述结构件上的若干个阵元；多个所述阵元按照预设形状间隔设置并形成阵列；

每个所述阵元包括弛豫铁电单晶、绝缘块、后质量块、正极引出线和负极引出线，所述弛豫铁电单晶、所述绝缘块和所述后质量块沿所述结构件的厚度方向依次固定连接；或者，每个所述阵元包括匹配块、弛豫铁电单晶、绝缘块、后质量块、正极引出线和负极引出线，所述匹配块、所述弛豫铁电单晶、所述绝缘块和所述后质量块沿所述结构件的厚度方向依次固定连接；

所述匹配块被配置为实现所述弛豫铁电单晶和水介质之间的声阻抗匹配；

所述绝缘块被配置为实现所述弛豫铁电单晶和所述后质量块之间的电绝缘；

所述后质量块被配置为实现所述弛豫铁电单晶能量大部分向前发射，阻止声音的后向传输，并减少所述弛豫铁电单晶的用量；

所述正极引出线连接所有所述阵元的所述弛豫铁电单晶的正极，所述负极引出线连接所有所述阵元中所述弛豫铁电单晶的负极；或者，所述正极引出线的数量为多个，每个所述正极引出线分别连接若干个所述阵元的所述弛豫铁电单晶的正极，所述负极引出线的数量为多个，每个所述负极引出线分别连接若干个所述阵元的所述弛豫铁电单晶的负极。

2.根据权利要求1所述的水声换能器阵，其特征在于，所述弛豫铁电单晶为铌锌酸铅-钛酸铅单晶、铌锌酸铅-钛酸铅单晶衍生物、铌镁酸铅-钛酸铅单晶、铌镁酸铅-钛酸铅单晶衍生物、铌镁酸铅-锆钛酸铅单晶、铌镁酸铅-锆钛酸铅单晶衍生物、铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅单晶或铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅单晶衍生物。

3.根据权利要求1所述的水声换能器阵，其特征在于，所述弛豫铁电单晶采用[011]晶向极化、[100]晶向驱动和[0-11]晶向驱动的横向振型；

或者，所述弛豫铁电单晶采用[011]晶向极化、[100]晶向驱动的横向振型；

或者，所述弛豫铁电单晶采用[011]晶向极化、[0-11]晶向驱动的横向振型。

4.根据权利要求3所述的水声换能器阵，其特征在于，所述弛豫铁电单晶采用[011]切型d₃₂模式弛豫铁电单晶和/或d₃₁模式弛豫铁电单晶。

5.根据权利要求1所述的水声换能器阵，其特征在于，所述弛豫铁电单晶、所述绝缘块和所述后质量块依次粘接固定；或者，所述匹配块、所述弛豫铁电单晶、所述绝缘块和所述后质量块依次粘接固定。

6.根据权利要求1所述的水声换能器阵，其特征在于，所述匹配块的数量与所述阵元的数量相等，每个所述阵元包括一个所述匹配块；

或者，所述匹配块的数量为多个，每个所述匹配块分别对应若干个所述阵元的所述匹配块；

或者，所述匹配块的数量为一个，所有所述阵元的所述匹配块为一个整体。

7.根据权利要求1-6任一项所述的水声换能器阵，其特征在于，多个所述阵元形成的阵列为平面阵、凸型阵或者球形阵；

或者，多个所述阵元形成阵列的形状为圆形、椭圆形、矩形或者六边形。

8.根据权利要求1-6任一项所述的水声换能器阵，其特征在于，相邻两个所述阵元之间的间距不大于所述水声换能器阵的工作频率下的半波长。

9.根据权利要求1-6任一项所述的水声换能器阵，其特征在于，还包括透声密封胶件；

所述阵元密封在所述透声密封胶件内部，且所述阵元的声学信号能够发射到所述透声密封胶件的外部；

所述结构件设置在所述透声密封胶件内部，或者所述结构件与所述透声密封胶件的端部固定连接。

10.根据权利要求1-6任一项所述的水声换能器阵，其特征在于，所述结构件内部设置有传感器；所述传感器包括温度传感器、盐度传感器和压力传感器中的一种或者多种；

所述结构件内部还设置有阻抗匹配电路；所述阻抗匹配电路包括电感和/或变压器。