一种内部带障板的溢流式弯曲圆盘换能器的制作方法

1.本发明涉及水声换能器技术领域，具体来说，涉及一种内部带障板的溢流式弯曲圆盘换能器。


背景技术：

2.声波是人类迄今为止唯一能够在海洋中远距离传递信息、能量的载体。作为发射声波的水声换能器，在军事与民用领域均有重要的价值。弯曲圆盘换能器具有结构简单、尺寸小、重量轻、工作频率低的优点。但弯曲圆盘换能器独特的结构形式也使得其耐静水压能力较差，特别是在谐振频率较低、圆盘尺寸较大的情况下（例如直径为400mm的弯曲圆盘换能器，工作水深不到100米），这个问题大大限制了弯曲圆盘的使用范围。传统的提升弯曲圆盘换能器工作水深的方式有采用溢流式和内部充液式，但这两种方式均会大幅度降低弯曲圆盘换能器的声性能。
3.专利公开号cn108769869a的“一种深水圆盘换能器”介绍了一种在弯曲圆盘内部放置金属壳体作为声障板的换能器结构。该专利提出仅单边存在粘接压电陶瓷的振动圆盘，这种非对称的形式将一定程度上影响换能器的声性能，另外内部采用金属壳体作为声障板，会产生换能器暂态过长，波形拖尾严重的问题。
4.专利公开号cn107580274b的“镶拼弯曲圆盘水声换能器”介绍了一种利用镶拼陶瓷条代替陶瓷片的结构形式，增大了功率元件的体积，能够提升弯曲圆盘的发送电压响应，但并不能解决弯曲圆盘耐静水压能力差的问题。
5.专利公开号cn109195066b的“一种超低频弯曲圆盘换能器”提出利用多片尺寸较小的陶瓷去驱动尺寸较大的金属盘的结构。这种方法解决了大尺寸弯曲圆盘的结构实现问题，但仍然没有解决大尺寸弯曲圆盘耐静水压能力差的问题。
6.针对以上不足，提出以下发明。


技术实现要素：

7.本发明针对背景技术中的不足，提供了一种内部带障板的溢流式弯曲圆盘换能器，通过本发明可以提升了弯曲圆盘换能器耐静水压能力。
8.为实现上述目的，本发明技术解决方案如下：一种内部带障板的溢流式弯曲圆盘换能器，包括外部支撑壳体、中间支撑板、通道橡胶障板、橡胶蒙皮和压电陶瓷圆片；通道橡胶障板对称设置在中间支撑板上下两侧面，橡胶蒙皮设置在通道橡胶障板远离中间支撑板的另一侧面；中间支撑板边缘与外部支撑壳体开口端连接，压电陶瓷圆片设置在外部支撑壳体外侧端面；外部支撑壳体密封端面设有圆形通孔，外部支撑壳体侧面均匀设有条形孔，中间支撑板边缘与外部支撑壳体形成上下对称的与外界连通的腔体。
9.为了使中间支撑板与外部支撑壳体连接牢固，本发明提供另一种优选方案，所述中间支撑板边缘设有环形筋梁结构，所述外部支撑壳体开口端对应位置设有环形凹槽结
构。
10.为了使水介质能快速进出换能器内腔，本发明提供另一种优选方案，所述压电陶瓷圆片直径小于外部支撑壳体，所述圆形通孔均匀分布于压电陶瓷圆片边缘外侧。
11.为了进一步维持换能器内腔与外界的压力平衡，本发明提供另一种优选方案，所述外部支撑壳体密封端面内侧设有环形凹槽。
12.为了使中间支撑板、通道橡胶障板和橡胶蒙皮组成的内部声障板发挥良好的性能，本发明提供另一种优选方案，所述通道橡胶障板表面设有自圆心向外辐射分布的圆孔。
13.为了确保压电陶瓷圆片不出现短路问题，本发明提供另一种优选方案，所述压电陶瓷圆片外部覆有水密层。
14.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：使用中间支撑板、通道橡胶障板和橡胶蒙皮构成的内部声障板配合设置在外部支撑壳体上下端面的压电陶瓷圆片组成的上下对称、内部带有橡胶声障板的溢流式弯曲圆盘结构，保证了深水环境下弯曲圆盘换能器的声性能。
附图说明
15.附图1是本实施例整体结构轴测图；附图2是本实施例整体结构剖视图；附图3是本实施例内部声障板主视图；附图4是本实施例内部声障板轴测图；附图5是本实施例通道橡胶障板结构详图；图中各标号含义：1、外部支撑壳体；2、中间支撑板；3、通道橡胶障板；4、橡胶蒙皮；5、压电陶瓷圆片；6、水密层。
具体实施方式
16.以下结合图1～图5详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。
17.如图1~5所示，一种内部带障板的溢流式弯曲圆盘换能器，包括外部支撑壳体1、中间支撑板2、通道橡胶障板3、橡胶蒙皮4和压电陶瓷圆片5；通道橡胶障板3对称设置在中间支撑板2上下两侧面，橡胶蒙皮4设置在通道橡胶障板3远离中间支撑板2的另一侧面；中间支撑板2边缘与外部支撑壳体1开口端连接，压电陶瓷圆片5设置在外部支撑壳体1外侧端面；外部支撑壳体1密封端面设有圆形通孔，外部支撑壳体1侧面均匀设有条形孔，中间支撑板2边缘与外部支撑壳体1形成上下对称的与外界连通的腔体。
18.所述中间支撑板2边缘设有环形筋梁结构，所述外部支撑壳体1开口端对应位置设有环形凹槽结构，中间支撑板2与外部支撑壳体1通过筋梁和凹槽结构连接牢固。
19.所述压电陶瓷圆片5直径小于外部支撑壳体1，所述圆形通孔均匀分布于压电陶瓷圆片5边缘外侧。
20.所述外部支撑壳体1密封端面内侧设有环形凹槽。
21.所述通道橡胶障板3表面设有自圆心向外辐射分布的圆孔。
22.所述压电陶瓷圆片5外部覆有水密层6。
23.内部带障板的溢流式弯曲圆盘换能器制作的基本步骤如下：通道橡胶障板3通过硫化粘接在中间支撑板2上，橡胶蒙皮4通过硫化粘接在通道橡胶障板3的另一侧，这三者共同组成溢流式弯曲圆盘换能器的内部声障板。
24.中间支撑板2通过凸起的环形筋梁结构与开口端带有环形凹槽结构的外部支撑壳体1相连，二者通过环氧粘接固化形成一体，外部支撑壳体1的四周均匀开有条形孔，上下端面开有多个通孔，用于水介质快速进、出换能器内腔。
25.外部金属支撑壳体1上侧粘接压电陶瓷圆片5，当电场激励时，陶瓷带动金属壳体振动，进行声辐射。
26.压电陶瓷圆片5外部覆有环氧灌注或橡胶硫化的水密层6，确保压电陶瓷不会出现短路问题。
27.以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种内部带障板的溢流式弯曲圆盘换能器，其特征在于：包括外部支撑壳体（1）、中间支撑板（2）、通道橡胶障板（3）、橡胶蒙皮（4）和压电陶瓷圆片（5）；所述通道橡胶障板（3）对称设置在中间支撑板（2）上下两侧面，所述橡胶蒙皮（4）设置在通道橡胶障板（3）远离中间支撑板（2）的另一侧面；所述中间支撑板（2）边缘与外部支撑壳体（1）开口端连接，所述压电陶瓷圆片（5）设置在外部支撑壳体（1）外侧端面；所述外部支撑壳体（1）密封端面设有圆形通孔，外部支撑壳体（1）侧面均匀设有条形孔，所述中间支撑板（2）边缘与外部支撑壳体（1）形成上下对称的与外界连通的腔体。2.根据权利要求1所述的弯曲圆盘换能器，其特征在于：所述中间支撑板（2）边缘设有环形筋梁结构，所述外部支撑壳体（1）开口端对应位置设有环形凹槽结构。3.根据权利要求1所述的弯曲圆盘换能器，其特征在于：所述压电陶瓷圆片（5）直径小于外部支撑壳体（1），所述圆形通孔均匀分布于压电陶瓷圆片（5）边缘外侧。4.根据权利要求1所述的弯曲圆盘换能器，其特征在于：所述外部支撑壳体（1）密封端面内侧设有环形凹槽。5.根据权利要求1所述的弯曲圆盘换能器，其特征在于：所述通道橡胶障板（3）表面设有自圆心向外辐射分布的圆孔。6.根据权利要求1所述的弯曲圆盘换能器，其特征在于：所述压电陶瓷圆片（5）外部覆有水密层（6）。

技术总结
本发明公开了一种内部带障板的溢流式弯曲圆盘换能器，涉及水声换能器技术领域。为了解决现有弯曲圆盘耐静水压能力差的技术问题，本发明的弯曲圆盘换能器，包括外部支撑壳体、中间支撑板、通道橡胶障板、橡胶蒙皮和压电陶瓷圆片；通道橡胶障板对称设置在中间支撑板上下两侧面，橡胶蒙皮设置在通道橡胶障板远离中间支撑板的另一侧面；中间支撑板边缘与外部支撑壳体开口端连接，压电陶瓷圆片设置在外部支撑壳体外侧端面；外部支撑壳体密封端面设有圆形通孔，外部支撑壳体侧面均匀设有条形孔，中间支撑板边缘与外部支撑壳体形成上下对称的与外界连通的腔体。通过本发明可以提升深水环境下弯曲圆盘换能器的声性能。境下弯曲圆盘换能器的声性能。境下弯曲圆盘换能器的声性能。


技术研发人员：马振 傅德龙 郝浩琦 王晓飞 孙昕煜 张怡珺 苏妍 苏石飞 范进良 谢民 姚成章
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一五研究所
技术研发日：2022.07.28
技术公布日：2022/10/20