【技術實現步驟摘要】
本專利屬于水聲換能器工程，特別涉及一種高導熱效率大開角的高頻大功率聲源。
技術介紹
1、聲波在水中的傳播距離與其頻率、源級等參數密不可分，根據聲吶方程計算，源級越大聲波在水中的傳播距離越遠，但水聲換能器在高源級發射應用時會產生各類可靠性問題，如長時間工作壓電元件發熱等現象，而水聲換能器由于水密設計，外部往往包裹著一層透聲聚氨酯橡膠，該材料屬于保溫材料，不利于換能器散熱，會進一步使得換能器產生的熱量積累，導致元件溫度超過壓電材料的居里溫度進而造成換能器發射性能永久性損傷。
2、為使得換能器具備良好的導熱性，設計人員往往將換能器的部分金屬結構直接與水接觸，利用金屬的高導熱性，改善換能器大功率工作時的發熱現象，但換能器負極會與水介質導通，導致換能器大功率發射時產生共地問題可能會影響聲學系統性能；同時高頻大功率發射換能器往往設計為復合棒換能器等形式，該換能器指向性開角小，且工作頻帶較窄，難以滿足總體設計要求，因此亟待一種高導熱效率的換能器設計實現高頻聲源的大功率、全向聲發射。
技術實現思路
1、本申請的專利技術目的是克服現有換能器的缺點，而提供一種高導熱效率的高頻大功率全向換能器。
2、為了完成本申請的專利技術目的，本申請采用以下技術方案：
3、本專利技術的一種高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，它包括：鈦合金中心桿、鈦合金上蓋、圓柱形輻射殼體、鈦合金下蓋、壓電陶瓷片、電極片、絕緣墊片、非金屬中心支撐件、上結構件、下結構件和防水膠層，其中：鈦合金中心桿固定
4、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：所述鈦合金中心桿上端設有凸臺，鈦合金上蓋固定在該凸臺下端上，在凸臺的圓周上開有圓環形的凹槽。
5、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：所述壓電陶瓷片、電極片和絕緣墊片為圓盤形，它們的直徑相同，它們套裝在非金屬中心支撐件外側。
6、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：所述鈦合金上蓋和鈦合金下蓋為圓盤形，它們的直徑相同并且大于絕緣墊片直徑。
7、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：所述下結構件為圓盤形，它的直徑大于鈦合金下蓋的直徑。
8、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：所述上結構件和下結構件由聚氨酯硬質泡沫制成。
9、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：所述防水膠層由水密聚氨酯材料制成。
10、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：所述銷釘和螺釘由不銹鋼材料制成。
11、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：所述鈦合金中心桿通過連接螺紋孔固定在鈦合金下蓋下端。
12、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其中：在所述壓電陶瓷片、電極片和絕緣墊片兩端均勻涂抹高溫環氧樹脂，與絕緣墊片接觸的鈦合金上蓋下端和鈦合金下蓋上端均勻涂抹高溫環氧樹脂，鈦合金下蓋的連接螺紋孔內和與上述連接螺紋孔相連的鈦合金中心桿均勻涂抹環氧樹脂。
13、本專利技術的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源有益效果
14、1、本專利技術提出的高導熱效率的高頻大功率全向換能器，具備水平全向的同時，通過具有較高的導熱系數鈦合金中心桿，將晶堆工作時產生熱量導至水介質，同時由于絕緣墊片將電壓負載與水介質進行隔離，該高頻聲源在具備水平全向、高導熱性的同時聲源正負極與水介質均不導通。
15、2、本專利技術通過聚氨酯硬質泡沫上結構件、聚氨酯硬質泡沫下結構件的有限元優化設計，對聲源的垂直指向性實現控制，可進一步提升換能器的高頻發射電壓響應。
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1.一種高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，它包括：鈦合金中心桿(1)、鈦合金上蓋(2)、圓柱形輻射殼體(3)、鈦合金下蓋(4)、壓電陶瓷片(5)、電極片(6)、絕緣墊片(7)、非金屬中心支撐件(8)、上結構件(9)、下結構件(10)和防水膠層(11)，其特征在于：鈦合金中心桿(1)固定在鈦合金下蓋(4)下端的中央，非金屬中心支撐件(8)套裝在鈦合金中心桿(1)外側，鈦合金上蓋(2)固定在非金屬中心支撐件(8)上端，在鈦合金上蓋(2)下端和鈦合金下蓋(4)上端分別裝有一絕緣墊片(7)，在上述兩個絕緣墊片(7)之間的非金屬中心支撐件(8)外側依次裝有若干組壓電陶瓷片(5)和電極片(6)，電陶瓷片(5)和電極片(6)分別相間裝配，壓電陶瓷片(5)與絕緣墊片(7)接觸，在鈦合金上蓋(2)、鈦合金下蓋(4)、兩個絕緣墊片(7)和若干組壓電陶瓷片(5)和電極片(6)的外圓周套裝有圓柱形輻射殼體(3)，在靠近圓柱形輻射殼體(3)上端的圓周側通過若干個銷釘(12)與鈦合金上蓋(2)固定在一起，在圓柱形輻射殼體(3)下端的圓周上通過若干個螺釘(13)與鈦合金下蓋(4)固定在一起，上結構件(9)覆蓋
2.如權利要求1所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述鈦合金中心桿(1)上端設有凸臺(14)，鈦合金上蓋(2)固定在該凸臺(14)下端上，在凸臺(14)的圓周上開有圓環形的凹槽(15)。
3.如權利要求2所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述壓電陶瓷片(5)、電極片(6)和絕緣墊片(7)為圓盤形，它們的直徑相同，它們套裝在非金屬中心支撐件(8)外側。
4.如權利要求3所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述鈦合金上蓋(2)和鈦合金下蓋(4)為圓盤形，它們的直徑相同并且大于絕緣墊片(7)直徑。
5.如權利要求4所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述下結構件(10)為圓盤形，它的直徑大于鈦合金下蓋(4)的直徑。
6.如權利要求5所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述上結構件(9)和下結構件(10)由聚氨酯硬質泡沫制成。
7.如權利要求6所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述防水膠層(11)由水密聚氨酯材料制成。
8.如權利要求7所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述銷釘(12)和螺釘(13)由不銹鋼材料制成。
9.如權利要求8所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述鈦合金中心桿(1)通過連接螺紋孔固定在鈦合金下蓋(4)下端。
10.如權利要求9所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：在所述壓電陶瓷片(5)、電極片(6)和絕緣墊片(7)兩端均勻涂抹高溫環氧樹脂，與絕緣墊片(7)接觸的鈦合金上蓋(2)下端和鈦合金下蓋(4)上端均勻涂抹高溫環氧樹脂，鈦合金下蓋(4)的連接螺紋孔內和與上述連接螺紋孔相連的鈦合金中心桿(1)均勻涂抹環氧樹脂。
...【技術特征摘要】
1.一種高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，它包括：鈦合金中心桿(1)、鈦合金上蓋(2)、圓柱形輻射殼體(3)、鈦合金下蓋(4)、壓電陶瓷片(5)、電極片(6)、絕緣墊片(7)、非金屬中心支撐件(8)、上結構件(9)、下結構件(10)和防水膠層(11)，其特征在于：鈦合金中心桿(1)固定在鈦合金下蓋(4)下端的中央，非金屬中心支撐件(8)套裝在鈦合金中心桿(1)外側，鈦合金上蓋(2)固定在非金屬中心支撐件(8)上端，在鈦合金上蓋(2)下端和鈦合金下蓋(4)上端分別裝有一絕緣墊片(7)，在上述兩個絕緣墊片(7)之間的非金屬中心支撐件(8)外側依次裝有若干組壓電陶瓷片(5)和電極片(6)，電陶瓷片(5)和電極片(6)分別相間裝配，壓電陶瓷片(5)與絕緣墊片(7)接觸，在鈦合金上蓋(2)、鈦合金下蓋(4)、兩個絕緣墊片(7)和若干組壓電陶瓷片(5)和電極片(6)的外圓周套裝有圓柱形輻射殼體(3)，在靠近圓柱形輻射殼體(3)上端的圓周側通過若干個銷釘(12)與鈦合金上蓋(2)固定在一起，在圓柱形輻射殼體(3)下端的圓周上通過若干個螺釘(13)與鈦合金下蓋(4)固定在一起，上結構件(9)覆蓋在圓柱形輻射殼體(3)上端面和鈦合金上蓋(2)上端面上，下結構件(10)覆蓋在鈦合金下蓋(4)下端面上，鈦合金中心桿(1)上端高于上結構件(9)上端，防水膠層(11)覆蓋在圓柱形輻射殼體(3)外側、下結構件(10)外側和上結構件(9)外側，防水膠層(11)覆蓋至上結構件(9)上方并與鈦合金中心桿(1)上端齊平。
2.如權利要求1所述的高導熱效率大開角的高頻大功率聲源，其特征在于：所述鈦合金中心桿(1)上端設有凸臺(14)，鈦合金上蓋(2)固定在該凸臺...
【專利技術屬性】
技術研發人員：熊翰林，張希，沈國棟，段煉，陳勃君，劉成，陳誠，
申請(專利權)人：昆明船舶設備研究試驗中心中國船舶集團有限公司七五〇試驗場，
類型：發明
國別省市：
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