專利名稱：一種雙活塞輻射型稀土彎張換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水聲換能器技術(shù)領(lǐng)域，主要是一種雙活塞輻射型稀土彎張換能器。
背景技術(shù)：
目前使用相對比較成熟的IV型彎張換能器具有較大的體積位移特性，使其具備了小體積、低頻特性的同時還具備了大功率輻射特征。但IV型彎張換能器并不是沒有缺點，因其結(jié)構(gòu)特征，使得這種換能器振動具有了明顯的反相特性，即長軸方向的伸縮與短軸方向的伸縮反相，只是由于在基頻振動時，短軸端的振動位移明顯大于長軸端的位移，使得長軸端的振動被補償?shù)袅肆T了。為了減弱IV型彎張換能器反相振動的缺點，中科院聲學所莫喜平博士對其進行了改進，設(shè)計出了魚唇式稀土彎張換能器，將彎張殼體設(shè)計成類似魚唇的形狀，使得IV型彎張殼體長軸端高度明顯低于殼體短軸端的高度，這樣便可通過增大殼體最大位移處的殼體高度來增大換能器的有功輻射質(zhì)量，以顯著降低換能器的諧振頻率。同時該換能器在高度方向采用了流線型過渡，完成了換能器性能和外觀上的完美結(jié)合。但無論是魚唇式彎張換能器還是IV型彎張換能器，由于一階振動模式中長軸方向和短軸方向的振動是反相的，而高階振動時仍然有反相振動的存在，從而勢必減少換能器的有功輻射質(zhì)量，這樣一方面帶來換能器頻率降低效果的不明顯，另外一方面也降低了換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題為①、克服IV型彎張換能器殼體反相振動的影響，提高彎張換能器的有功輻射質(zhì)量，有效降低換能器工作頻率，提高換能器電聲轉(zhuǎn)換效率。②、克服IV型彎張換能器只在一階諧振頻率附近工作的現(xiàn)象，拓寬換能器工作頻帶，提高換能器在工作頻帶內(nèi)的響應平坦性。本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種雙活塞輻射型稀土彎張換能器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種雙活塞輻射型稀土彎張換能器，包括IV型彎張殼體、輻射頭和不銹鋼水密外殼，IV型彎張殼體與輻射頭相連接，N根超磁致伸縮材料稀土棒與N+1片同一磁化方向的永磁片A串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子A ；N根超磁致伸縮材料稀土棒與N+1片同一磁化方向的永磁片B串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子B ；稀土振子A與稀土振子B并排保持一定間距并與二塊過渡質(zhì)量塊串聯(lián)連接構(gòu)成了直流偏磁場回路；稀土振子A和稀土振子B上分別套裝有螺線管，由稀土振子A、稀土振子B、二個螺線管、二塊過渡質(zhì)量塊構(gòu)成了交流磁回路；IV型彎張殼體的上下沿同形狀與其相吻合的硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置配合連接，沿IV型彎張殼體的短軸方向，將彎張換能器安裝在不銹鋼水密外殼內(nèi)， 硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置的外沿與不銹鋼水密外殼內(nèi)側(cè)的定位連接。
作為優(yōu)選，所述的永磁片A和永磁片B的磁化方向相反。作為優(yōu)選，所述的螺線管由漆包線按順時針方向繞在環(huán)氧管上制成，兩個螺線管按反方向分別套裝在稀土振子A和稀土振子B上。作為優(yōu)選，所述的IV型彎張殼體的短軸端設(shè)置有連接平面，通過該連接平面與喇叭口狀圓活塞的輻射頭相連接。作為優(yōu)選，在輻射頭上包裹有水密硫化橡膠層，在輻射頭與不銹鋼水密外殼的間隙處包裹有水密硫化橡膠層。本發(fā)明有益的效果是本方明有效避免了該缺點，通過在IV型彎張殼體短軸端連接圓活塞輻射頭的方式，并通過特殊水密方式，使得換能器僅有圓活塞輻射頭與水接觸而彎張殼體不與水接觸。


圖1是本發(fā)明的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1-超磁致伸縮材料稀土棒，2-永磁片A，3_過渡質(zhì)量塊，4-IV型彎張殼體， 5-輻射頭，6-螺線管，7-不銹鋼水密外殼，8-硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置，9-水密硫化橡膠層， 10-永磁片B。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明如圖所示，這種雙活塞輻射型稀土彎張換能器，包括IV型彎張殼體4、輻射頭5和不銹鋼水密外殼7，IV型彎張殼體4與輻射頭5相連接，N根超磁致伸縮材料稀土棒1與N+1 片同一磁化方向的永磁片A2串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子A ；N根超磁致伸縮材料稀土棒1與N+1 片同一磁化方向的永磁片BlO串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子B。稀土振子A與稀土振子B并排保持一定間距并與二塊過渡質(zhì)量塊3串聯(lián)連接構(gòu)成了直流偏磁場回路(靜態(tài)磁路)；稀土振子A和稀土振子B上分別套裝有螺線管6，由稀土振子A、稀土振子B、二個螺線管6、二塊過渡質(zhì)量塊3構(gòu)成了交流磁回路(動態(tài)交流磁路)；其中靜態(tài)磁路在雙堆振子中方向相反且構(gòu)成閉合回路，動態(tài)交流磁路在雙堆振子中方向相反構(gòu)成閉合回路。IV型彎張殼體4的上下沿同形狀與其相吻合的硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置8配合連接，沿IV型彎張殼體4的短軸方向，將彎張換能器安裝在不銹鋼水密外殼7內(nèi)，硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置8的外沿與不銹鋼水密外殼7內(nèi)側(cè)的定位連接。所述的螺線管6由漆包線按順時針方向繞在環(huán)氧管上制成，兩個螺線管6按反方向分別套裝在稀土振子A和稀土振子B上。所述的IV型彎張殼體4的短軸端設(shè)置有連接平面，通過該連接平面與喇叭口狀圓活塞的輻射頭5相連接。在輻射頭 5上包裹有水密硫化橡膠層9，在輻射頭5與不銹鋼水密外殼7的間隙處包裹有水密硫化橡膠層9。具體步驟如下步驟1、高強度、低損耗、均勻直流偏磁場實現(xiàn)。將4根超磁致伸縮材料稀土棒1與5片同一磁化方向(假定為正南方向)的永磁片A2機械上串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子A ；將另外4根超磁致伸縮材料稀土棒1與5片同一磁化方向(假定為正北方向)的永磁片BlO機械上串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子B;將稀土振子A與稀土振子B并排保持一定間距后與2塊過渡質(zhì)量塊3串聯(lián)連接構(gòu)成了直流偏磁場回路。該磁路由于是成閉合磁路，可減少靜態(tài)磁場的漏磁損耗，另外可通過縮短永磁片間稀土棒的長度來提高直流磁場的均勻性，還可通過提高永磁片磁能積的方式來提高稀土棒中的永磁強度。步驟2:交流磁路實現(xiàn)將漆包線按順時針方向繞在環(huán)氧管上制成螺線管6 ；將兩個螺線管6反方向分別套入稀土振子A和稀土振子B中。這樣雙稀土振子、雙螺線管、雙過渡質(zhì)量塊構(gòu)成了交流磁回路，該回路具有漏磁少、磁場均勻的明顯特征。步驟3、輻射頭5與IV型彎張殼體4的高效連接。采用線切割方式在將IV型彎張殼體4的短軸端割成一個平面，以便通過內(nèi)六角螺釘將喇叭口狀的圓活塞輻射頭5與IV型彎張殼體4連接，從而實現(xiàn)振動的高效傳遞。步驟4、有效克服IV型彎張換能器4反相振動的定位和水密定位首先對IV型彎張殼體4的上下沿同形狀與其相吻合的硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置8進行配合連接，實現(xiàn)彎張換能器與硬質(zhì)泡沫之間的相互定位；再沿IV型彎張殼體4的短軸方向，將彎張換能器放入長方體型不銹鋼水密外殼7內(nèi)，通過硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置 8的外沿與長方體型不銹鋼水密外殼7內(nèi)側(cè)的定位來實現(xiàn)彎張換能器在高度方向、長軸方向、短軸方向的三重定位。通過硬質(zhì)聚氨酯泡沫定位裝置8對活塞振子進行定位，并將其放置于不銹鋼水密外殼7中，為了使二個輻射頭5自由振動，須確保輻射頭5與不銹鋼水密外殼之間有足夠間隙。最后采用水密硫化橡膠層9對輻射頭5的表面和不銹鋼水密外殼7進行水密。水密采用硫化橡膠層9對長方體型不銹鋼水密外殼7的對稱方形突出部位與雙輻射頭4進行壓緊粘接以實現(xiàn)整個換能器只有輻射頭4與水的振動耦合，而IV型彎張殼體 4的其他部分均不與水接觸。制作完成的雙活塞輻射型稀土彎張換能器，普通IV型彎張換能器與對稱的輻射頭5在機械上進行緊密連接，從而實現(xiàn)當電信號施加于螺線管6上的線圈上，推動雙振子振動時，進而推動IV型彎張殼體4產(chǎn)生伸縮振動，最終推動輻射頭5產(chǎn)生活塞式的伸縮振動。 當將其放入水中時，僅有輻射頭5的振動可以傳遞到水中，而彎張殼體的其他振動部位無法與水接觸，則無法將振動傳遞到水中。其好處是①、IV型彎張殼體4的反相輻射的影響可完全避免；②、由于換能器只有輻射頭5表面與水接觸，輻射頭5背面的反相輻射可完全避免。③、由于在IV型彎張殼體4最大的點位移處連接了面積更大的對稱輻射頭5，故可將換能器最大的點位移轉(zhuǎn)化為面位移，從而更顯著地增大體積位移，這樣可提高換能器的有功輻射質(zhì)量，從而更為顯著的提高換能器電聲轉(zhuǎn)換效率；4、避免高階振動模式中更為嚴重的殼體反相振動的影響，實現(xiàn)換能器只在輻射頭5的輻射面方向的完全同相輻射，避免了因振動反相而造成的寬頻帶工作時的響應凹谷，可提高換能器多階振動模式的耦合度，從而最終提高換能器的寬帶輻射特性和響應平坦性。除上述實施例外，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)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙活塞輻射型稀土彎張換能器，其特征是包括IV型彎張殼體(4)、輻射頭(5) 和不銹鋼水密外殼(7)，IV型彎張殼體(4)與輻射頭(5)相連接，N根超磁致伸縮材料稀土棒⑴與N+1片同一磁化方向的永磁片A (2)串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子A ;N根超磁致伸縮材料稀土棒(1)與N+1片同一磁化方向的永磁片B(IO)串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子B;稀土振子 A與稀土振子B并排保持一定間距并與二塊過渡質(zhì)量塊(3)串聯(lián)連接構(gòu)成了直流偏磁場回路；稀土振子A和稀土振子B上分別套裝有螺線管(6)，由稀土振子A、稀土振子B、二個螺線管(6)、二塊過渡質(zhì)量塊(3)構(gòu)成了交流磁回路；IV型彎張殼體(4)的上下沿同形狀與其相吻合的硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置(8)配合連接，沿IV型彎張殼體(4)的短軸方向，將彎張換能器安裝在不銹鋼水密外殼(7)內(nèi)，硬質(zhì)泡沫塑料定位裝置(8)的外沿與不銹鋼水密外殼(7)內(nèi)側(cè)的定位連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙活塞輻射型稀土彎張換能器，其特征是所述的永磁片 A⑵和永磁片B(IO)的磁化方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙活塞輻射型稀土彎張換能器，其特征是所述的螺線管(6) 由漆包線按順時針方向繞在環(huán)氧管上制成，兩個螺線管(6)按反方向分別套裝在稀土振子 A和稀土振子B上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙活塞輻射型稀土彎張換能器，其特征是所述的IV型彎張殼體(4)的短軸端設(shè)置有連接平面，通過該連接平面與喇叭口狀圓活塞的輻射頭(5)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙活塞輻射型稀土彎張換能器，其特征是在輻射頭(5)上包裹有水密硫化橡膠層(9)，在輻射頭(5)與不銹鋼水密外殼(7)的間隙處包裹有水密硫化橡膠層(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙活塞輻射型稀土彎張換能器，包括IV型彎張殼體、輻射頭和不銹鋼水密外殼，IV型彎張殼體與輻射頭相連接，N根超磁致伸縮材料稀土棒與N+1片同一磁化方向的永磁片A串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子A；N根超磁致伸縮材料稀土棒與N+1片同一磁化方向的永磁片B串聯(lián)連接構(gòu)成稀土振子B；稀土振子A與稀土振子B并排保持一定間距并與二塊過渡質(zhì)量塊串聯(lián)連接構(gòu)成了直流偏磁場回路；稀土振子A和稀土振子B上分別套裝有螺線管，由稀土振子A、稀土振子B、二個螺線管、二塊過渡質(zhì)量塊構(gòu)成了交流磁回路。本發(fā)明有益的效果是通過在IV型彎張殼體短軸端連接圓活塞輻射頭的方式，并通過水密方式，使得換能器僅有圓活塞輻射頭與水接觸而彎張殼體不與水接觸。
文檔編號G10K9/12GK102157144SQ20111008431
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者劉文靜, 周利生, 夏鐵堅, 葛輝良, 鄭震宇 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所