由漆包線繞制而成，根據(jù)空間大小和最大設(shè)計(jì)電流確定線徑；永磁片5可以用銣鐵硼材料高強(qiáng)度磁性材料；有源元件6為超磁致伸縮材料，一般為Terfenol-D或鐵嫁合金等材料。
[0031]本發(fā)明中楔形頂塊8由高磁導(dǎo)率材料如電工純鐵構(gòu)成，其截面為梯形，通過螺釘向圓柱殼方向抽緊實(shí)現(xiàn)在有源元件6兩端施加預(yù)應(yīng)力。
[0032]本發(fā)明中振動部件振動模式如圖2所示，其工作原理為:線圈4在交變電流的激勵下產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)有源元件6的磁致伸縮特性，其在交變磁場中將產(chǎn)生交變應(yīng)變，通過驅(qū)動單元7、棱柱支撐塊2和楔形頂塊8構(gòu)成的開口多邊形驅(qū)動組推動開口圓柱殼I產(chǎn)生彎曲振動。為保證磁路閉合條件以及振動在開口圓柱殼I高度方向上分布的均勻性，開口多邊形驅(qū)動組至少應(yīng)包含兩層，且相互之間要求較高的平行度和同心度，以保證振動相位的一致性，提高有效耦合系數(shù)。
[0033]本發(fā)明的水密結(jié)構(gòu)如圖3所示，以確保其在一定水深范圍內(nèi)正常工作不漏水。水密結(jié)構(gòu)部件具體包括:硫化橡膠套9、上端蓋10、下端蓋11、水密接插件12、同軸安裝套筒13、振動部件14。其中振動部件14如前所述，上端蓋10和下端蓋11通過同軸安裝套筒13固定安裝在振動部件14的上下端面，圓周方向通過硫化橡膠套實(shí)現(xiàn)密封。上端蓋10上由水密接插件12用于引出電纜。
[0034]本發(fā)明的發(fā)送電壓響應(yīng)曲線和指向性圖分別如圖4和圖5所示。
[0035]本實(shí)施例中，開口圓柱殼I由硬招構(gòu)成，高度為140_，外徑Φ200_，壁厚最小處為5mm，最大處為15mm。棱柱支撐塊2由電工純鐵構(gòu)成，高度為140mm，截面為腰35mm頂角48度的等腰三角形。安裝定位片3由2mm厚環(huán)氧板構(gòu)成，起到驅(qū)動單元7安裝定位作用。線圈4由線徑Imm漆包線在聚四氟乙烯骨架上繞制而成。永磁片5為銣鐵硼材料，尺寸為Φ20mmX 5mm，有源元件 6 為 Terfenol-D 棒，尺寸為 Φ20mmX 50mm。
[0036]本實(shí)施例中，首先將漆包線均勻繞制在聚四氟乙烯骨架上，為保證線圈匝數(shù)滿足要求每個(gè)線圈4繞制四層。然后將有源元件6即Terfenol-D棒放入線圈4中，并在棒的兩個(gè)端面遵循磁場方向吸附永磁片5，至此構(gòu)成一個(gè)完整的驅(qū)動單元7。
[0037]將安裝定位片3插入棱柱支撐塊2中，將驅(qū)動單元7依此吸附安裝在棱柱支撐塊2上，并依據(jù)磁路閉合準(zhǔn)則，確定每個(gè)驅(qū)動單元7的磁場N極和S極的方向。在本實(shí)施例中，以圓柱開口處為對稱面，左側(cè)上下兩層構(gòu)成一個(gè)磁路回路，右側(cè)上下兩層構(gòu)成一個(gè)磁路回路。以左側(cè)為例，上層驅(qū)動單元7排布依此為N-S、N-S、N-S，下層驅(qū)動單元7排布依此為S-N、S-N,S-N0在電路上，上下兩個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成一組，再將六組線圈并聯(lián)引出兩個(gè)線端，焊接至水密接插件。
[0038]本實(shí)施例中，將左右兩組線圈4和棱柱支撐塊2安裝好后，塞入開口圓柱殼I中。先將靠近開口處的棱柱支撐塊2用螺釘通過預(yù)留孔位固定安裝在開口圓柱殼I上，利用楔形頂塊8擠壓開口正對處的兩個(gè)棱柱支撐塊2使得每個(gè)棱柱支撐塊2與開口圓柱殼I完全接觸，并繼續(xù)用螺釘將楔形頂塊8抽緊，使得每個(gè)驅(qū)動單元7承受設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力要求。
[0039]本實(shí)施例中，將水密接插件12安裝在上端蓋10預(yù)留安裝孔位中，然后將上下端蓋放置在振動部件14的上下端面，通過定位銷釘確保三者同心，利用同軸安裝套筒13將上下端面與殼體端面壓緊固定。將硫化橡膠套9自下端蓋11向上端蓋的方向套在換能器上，并在上端蓋10預(yù)留的壓槽上用喉箍抽緊固定，實(shí)現(xiàn)換能器水密。
[0040]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種彎曲圓柱換能器，其特征在于:主要包括開口圓柱殼、開口多邊形驅(qū)動結(jié)構(gòu)和水密結(jié)構(gòu)，在開口圓柱殼內(nèi)部，由開口多邊形驅(qū)動結(jié)構(gòu)通過縱向振動驅(qū)動開口圓柱殼產(chǎn)生彎曲振動，進(jìn)而推動水介質(zhì)產(chǎn)生振動輻射低頻聲波；其中開口圓柱殼為一沿母線方向開槽的薄壁圓柱殼，開口多邊形驅(qū)動結(jié)構(gòu)主要由棱柱支撐塊、楔形頂塊和驅(qū)動單元組成，棱柱支撐塊和驅(qū)動單元交替構(gòu)成多邊形結(jié)構(gòu)，并且至少包含兩層以便組成閉合磁路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲圓柱換能器，其特征在于:開口圓柱殼的截面是均勻壁厚，或是開槽處薄、開槽正對處厚的漸變壁厚；其材料為鋁、不銹鋼或鈦合金的金屬材料，或是碳纖維、玻璃纖維的高強(qiáng)度非金屬材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲圓柱換能器，其特征在于:所述驅(qū)動單元主要由線圈、永磁片和有源元件構(gòu)成，線圈由漆包線繞制而成，永磁片為銣鐵硼高磁能級磁性材料，有源元件為超磁致伸縮材料，其中交變電流經(jīng)過線圈產(chǎn)生交變磁場，永磁片提供偏置磁場，使得有源元件在最佳工作點(diǎn)附近產(chǎn)生交變振動位移；楔形頂塊由高磁導(dǎo)率材料構(gòu)成，其截面為梯形，通過螺釘向開口圓柱殼方向抽緊實(shí)現(xiàn)在有源元件兩端施加預(yù)應(yīng)力。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲圓柱換能器，其特征在于:所述棱柱支撐塊由磁導(dǎo)率高的材料構(gòu)成，其截面等腰三角形形狀由多邊形驅(qū)動結(jié)構(gòu)的邊數(shù)和周長來確定，其高度和開口圓柱殼高度一致；驅(qū)動單元通過安裝定位片安裝在棱柱支撐塊上，用于定位去耦；安裝定位片由環(huán)氧板或碳纖維板或具有一定剛度的非金屬材料構(gòu)成，并卡接在棱柱支撐塊上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎曲圓柱換能器，其特征在于:水密結(jié)構(gòu)部件具體包括:硫化橡膠套、上端蓋、下端蓋、水密接插件、同軸安裝套筒和振動部件，上端蓋和下端蓋通過同軸安裝套筒固定安裝在振動部件的上下端面，圓周方向通過硫化橡膠套實(shí)現(xiàn)密封，上端蓋上有水密接插件用于引出電纜。6.一種采用如權(quán)利要求1所述的彎曲圓柱換能器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: (1)、首先將漆包線均勻繞制在聚四氟乙烯骨架上，然后將有源元件放入線圈中，并在棒的兩個(gè)端面遵循磁場方向吸附永磁片，至此構(gòu)成一個(gè)完整的驅(qū)動單元； (2)、將安裝定位片插入棱柱支撐塊中，將驅(qū)動單元依此吸附安裝在棱柱支撐塊上，并依據(jù)磁路閉合準(zhǔn)則，確定每個(gè)驅(qū)動單元的磁場N極和S極的方向，以圓柱開口處為對稱面，左側(cè)上下兩層構(gòu)成一個(gè)磁路回路，右側(cè)上下兩層構(gòu)成一個(gè)磁路回路，在電路上，上下兩個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成一組，再將各組線圈并聯(lián)引出兩個(gè)線端，焊接至水密接插件； (3)、將線圈和棱柱支撐塊安裝好后，塞入開口圓柱殼中，先將靠近開口處的棱柱支撐塊用螺釘通過預(yù)留孔位固定安裝在開口圓柱殼上，利用楔形頂塊擠壓開口正對處的兩個(gè)棱柱支撐塊使得每個(gè)棱柱支撐塊與開口圓柱殼完全接觸，并繼續(xù)用螺釘將楔形頂塊抽緊，使得每個(gè)驅(qū)動單元承受設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力要求； (4)、將水密接插件安裝在上端蓋預(yù)留安裝孔位中，然后將上、下端蓋放置在振動部件的上、下端面，通過定位銷釘確保三者同心，利用同軸安裝套筒將上下端面與殼體端面壓緊固定；將硫化橡膠套自下端蓋向上端蓋的方向套在換能器上，并在上端蓋預(yù)留的壓槽上用喉箍抽緊固定，實(shí)現(xiàn)換能器水密。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種彎曲圓柱換能器及其實(shí)現(xiàn)方法，主要包括開口圓柱殼、開口多邊形驅(qū)動結(jié)構(gòu)和水密結(jié)構(gòu)，在開口圓柱殼內(nèi)部，由開口多邊形驅(qū)動結(jié)構(gòu)通過縱向振動驅(qū)動開口圓柱殼產(chǎn)生彎曲振動，進(jìn)而推動水介質(zhì)產(chǎn)生振動輻射低頻聲波；其中開口圓柱殼為一沿母線方向開槽的薄壁圓柱殼，開口多邊形驅(qū)動結(jié)構(gòu)主要由棱柱支撐塊、楔形頂塊和驅(qū)動單元組成，棱柱支撐塊和驅(qū)動單元交替構(gòu)成多邊形結(jié)構(gòu)，并且至少包含兩層以便組成閉合磁路。本發(fā)明主要優(yōu)點(diǎn)是通過降低柱殼的周向剛度，并利用彎曲模替代周向模工作，大大降低了低頻發(fā)射換能器尺寸與重量，提高了小平臺聲納的適裝性和使用便利性。結(jié)構(gòu)簡單易實(shí)現(xiàn)，工藝過程簡便可控，同時(shí)具有較大的輸出聲源級。
【IPC分類】H04R1/44
【公開號】CN105187983
【申請?zhí)枴緾N201510662142
【發(fā)明人】許欣然, 周利生, 鄭震宇, 陳揚(yáng)威, 梅小龍, 彭康宜
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月14日