本實(shí)用新型涉及聲學(xué)傳感器領(lǐng)域，具體而言，涉及一種壓電致動(dòng)器以及低頻水聲換能器。

背景技術(shù)：

目前，利用聲波作為信息載體是較為有效的水下探測(cè)手段，而水聲換能器是水下探測(cè)不可缺少的關(guān)鍵部件。伴隨著現(xiàn)代聲吶技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用要求的不斷提高，水聲換能器的低頻、輕小型化已成為其發(fā)展的重要趨勢(shì)。目前應(yīng)用較為廣泛的低頻換能器包括超磁致伸縮低頻水聲換能器、彎張換能器及其改型產(chǎn)品、彎曲換能器等。

然而，現(xiàn)有的大多低頻水聲換能器雖然能做到小型化，但往往低頻水聲換能器中的壓電材料沿壓電材料的縱向振蕩位移較小，使得換能器的發(fā)聲功率容量有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種壓電致動(dòng)器以及低頻水聲換能器，以改善現(xiàn)有的低頻水聲換能器發(fā)聲容量有限的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種壓電致動(dòng)器，包括：第一連接器、與所述第一連接器相對(duì)設(shè)置的第二連接器、以及第一組壓電致動(dòng)器。所述第一組壓電致動(dòng)器包括多個(gè)第一壓電材料柱，所述第一連接器與所述第二連接器相對(duì)的表面設(shè)置有多個(gè)第一凹槽，所述第二連接器與所述第一連接器相對(duì)的表面設(shè)置有多個(gè)與所述第一凹槽相對(duì)應(yīng)的第二凹槽，所述多個(gè)第一凹槽的數(shù)量與所述多個(gè)第二凹槽的數(shù)量均等于所述多個(gè)第一壓電材料柱的數(shù)量；所述第一組壓電致動(dòng)器與所述第一連接器通過(guò)第一壓電材料柱與第一凹槽相匹配的方式固定連接；所述第一組壓電致動(dòng)器與所述第二連接器通過(guò)第一壓電材料柱與第二凹槽相匹配的方式固定連接。

上述的壓電致動(dòng)器中，還包括第二組壓電致動(dòng)器，所述第二組壓電致動(dòng)器包括多個(gè)第二壓電材料柱，所述第一連接器與所述第二連接器相對(duì)的表面設(shè)置有多個(gè)貫穿所述第一連接器的第一通孔，所述第二連接器與所述第一連接器相對(duì)的表面設(shè)置有多個(gè)第三凹槽，所述多個(gè)第一通孔的數(shù)量與所述多個(gè)第三凹槽的數(shù)量均等于所述多個(gè)第二壓電材料柱的數(shù)量；所述第二組壓電致動(dòng)器與所述第一連接器通過(guò)第二壓電材料柱與第一通孔相插合的方式連接；所述第二組壓電致動(dòng)器與所述第二連接器通過(guò)第二壓電材料柱與第三凹槽相匹配的方式固定連接。

第二組壓電致動(dòng)器中的第二壓電材料柱的一端與第一連接器的第一通孔相插合，第二電壓材料柱的另一端與第二連接器的第三凹槽相匹配，即第二壓電材料柱與第二連接器固定連接，但第二壓電材料柱未貫穿第二連接器；第二壓電材料柱插入位于第一連接器的第一通孔，第二壓電材料柱貫穿第一連接器。

多個(gè)第二壓電材料柱的數(shù)量可以為三個(gè)，則位于第一連接器的第一通孔的數(shù)量也為三個(gè)，位于第二連接器的第三凹槽的數(shù)量同樣為三個(gè)。

上述的壓電致動(dòng)器中，還包括第三組壓電致動(dòng)器，所述第三組壓電致動(dòng)器包括多個(gè)第三壓電材料柱，所述第一連接器與所述第二連接器相對(duì)的表面設(shè)置有多個(gè)第四凹槽，所述第二連接器與所述第一連接器相對(duì)的表面設(shè)置有多個(gè)貫穿所述第二連接器的第二通孔，所述多個(gè)第四凹槽的數(shù)量與所述多個(gè)第二通孔的數(shù)量均等于所述多個(gè)第三壓電材料柱的數(shù)量；所述第三組壓電致動(dòng)器與所述第一連接器通過(guò)第三壓電材料柱與第四凹槽相匹配的方式固定連接；所述第三組壓電致動(dòng)器與所述第二連接器通過(guò)第三壓電材料柱與第二通孔相插合的方式連接。

第三壓電材料柱的一端與第一連接器的第四凹槽相匹配，第三壓電材料柱的另一端與第二連接器的第二通孔相插合，即第三壓電材料柱與第一連接器固定連接，且第三壓電材料柱未貫穿第一連接器；第三壓電材料柱與插入第二連接器的第二通孔，且第三壓電材料柱貫穿第二連接器。

第三壓電材料柱的數(shù)量可以為三個(gè)，則第一連接器的第四凹槽的數(shù)量也為三個(gè)，第二連接器的第二通孔的數(shù)量同樣為三個(gè)。

優(yōu)選地，上述的壓電致動(dòng)器中，所述多個(gè)第一壓電材料柱、多個(gè)第二壓電材料柱以及多個(gè)第三壓電材料柱均為圓柱狀壓電材料柱。

上述的所有壓電材料柱均可以為圓柱狀壓電材料柱，應(yīng)當(dāng)理解，壓電材料柱也可以為其他的形狀例如棱柱，壓電材料柱的具體形狀不應(yīng)該理解為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。

優(yōu)選地，上述的壓電致動(dòng)器中，所述圓柱狀壓電材料柱均由壓電陶瓷疊堆組成。

圓柱狀壓電材料柱均可以由壓電陶瓷疊堆組成，具體地，每個(gè)圓柱狀壓電材料柱均可以由偶數(shù)個(gè)壓電陶瓷薄片串聯(lián)粘接而成，且相鄰兩個(gè)壓電陶瓷薄片的極化方向是相反的，其中，壓電陶瓷包括PZT壓電陶瓷及其衍生材料。

壓電材料柱可以由壓電陶瓷疊堆組成，也可以通過(guò)其他的方式形成，例如由徑向極化的壓電陶瓷管組成，壓電材料柱的具體形成方式不應(yīng)該理解為是對(duì)本實(shí)用新型限制。

優(yōu)選地，上述的壓電致動(dòng)器中，所述多個(gè)第一壓電材料柱、多個(gè)第二壓電材料柱以及多個(gè)第三壓電材料柱均為長(zhǎng)方體狀壓電材料柱。

上述的壓電材料柱均可以為長(zhǎng)方體狀壓電材料柱，應(yīng)當(dāng)理解，壓電材料柱也可以為其他的形狀例如棱柱，壓電材料柱的具體形狀不應(yīng)該理解為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。

優(yōu)選地，上述的壓電致動(dòng)器中，所述長(zhǎng)方體狀壓電材料柱均由鉛基弛豫鐵電單晶制成。

鉛基弛豫鐵電單晶具體可以包括Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr_0.48Ti_0.52)O₃及其衍生材料。

可以理解，壓電材料柱也可以由其他的材料制成，壓電材料柱的具體制造材料不應(yīng)該理解為是對(duì)本實(shí)用新型限制。

優(yōu)選地，上述的壓電致動(dòng)器中，所述長(zhǎng)方體狀壓電材料柱中的每個(gè)均包括第一單晶片和第二單晶片，所述第一單晶片的尺寸與第二單晶片的尺寸相同，所述第一單晶片與第二單晶片通過(guò)粘接的方式固定連接。

第一單晶片以及第二單晶片的單晶切片極化方向?yàn)閇011]，在[100]方向具有較高的橫向壓電系數(shù)。其中，[011]方向?yàn)閱尉У臉O化方向，[100]方向?yàn)轵?qū)動(dòng)方向。

優(yōu)選地，上述的壓電致動(dòng)器中，還包括中心機(jī)械預(yù)緊柱，所述第一連接器以及第二連接器均還包括分別位于所述第一連接器與第二連接器的中心通孔，所述中心機(jī)械預(yù)緊柱與所述第一連接器的中心通孔相插合，所述中心機(jī)械預(yù)緊柱與所述第二連接器的中心通孔相插合。

第一連接器包括貫穿第一連接器的中心通孔，第二連接器包括貫穿第二連接器的中心通孔，第一連接器的中心通孔的位置與第二連接器的中心通孔的位置相對(duì)應(yīng)。中心機(jī)械預(yù)緊柱可以與第一連接器的中心通孔相插合，中心機(jī)械預(yù)緊柱與第二連接器的中心通孔相插合。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種低頻水聲換能器，該低頻水聲換能器包括上述的壓電致動(dòng)器，還包括前輻射頭以及尾質(zhì)量塊，所述壓電致動(dòng)器的一端與所述前輻射頭固定連接，所述壓電致動(dòng)器的另一端與所述尾質(zhì)量塊固定連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器以及低頻水聲換能器的有益效果為：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器以及低頻水聲換能器包括第一連接器、第二連接器以及第一組壓電致動(dòng)器，并且第一組壓電致動(dòng)器包括多個(gè)第一壓電材料柱。第一電壓材料柱的一端與位于第一連接器的第一凹槽相匹配，第一電壓材料柱的另一端與位于第二連接器的第二凹槽相匹配。多個(gè)第一壓電材料柱收縮或伸長(zhǎng)，可以帶動(dòng)第一連接器以及第二連接器的位移。通過(guò)適當(dāng)?shù)碾妷杭?lì)，可使得壓電材料的縱向振蕩位移疊加增大，因此，由壓電致動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的低頻水聲換能器的發(fā)生功率容量增加。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器以及低頻水聲換能器改善了現(xiàn)有的低頻水聲換能器的發(fā)生容量有限的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚的說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的第一連接器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的第一連接器的另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的第二連接器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的第二連接器的另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器的一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的低頻水聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的低頻水聲換能器的另一視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例提供的低頻水聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：

100-壓電致動(dòng)器；110-第一連接器；111-第一凹槽；112-第一通孔；113-第四凹槽；114-第一底面；115-第二底面；120-第二連接器；121-第二凹槽；122-第三凹槽；123-第二通孔；124-第三底面；125-第四底面；130-第一組壓電致動(dòng)器；131-第一壓電材料柱；140-第二組壓電致動(dòng)器；141-第二壓電材料柱；150-第三組壓電致動(dòng)器；151-第三壓電材料柱；161-第一單晶片；162-第二單晶片；170-中心機(jī)械預(yù)緊柱；180-中心通孔；200-低頻水聲換能器；210-前輻射頭；220-尾質(zhì)量塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

圖1、圖2示出了本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的第一連接器110，圖3、圖4示出了本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的第二連接器120，圖5示出了本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器100。詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖1至圖5，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器100包括第一連接器110、第二連接器120以及第一組壓電致動(dòng)器130。第一組壓電致動(dòng)器130分別與第一連接器110以及第二連接器120相連接。

第一連接器110包括第一凹槽111、第一通孔112、第四凹槽113以及中心通孔180，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖1，所述第一凹槽111、第一通孔112、第四凹槽113以及中心通孔180均設(shè)置于第一連接器110的第一底面114。第一連接器110具體可以為圓盤狀結(jié)構(gòu)。

第一凹槽111、第一通孔112以及第四凹槽113的數(shù)量均可以為三個(gè)，且第一凹槽111、第一通孔112以及第四凹槽113均勻分布在第一連接器110的第一底面114，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖1。

第一通孔112貫穿所述第一連接器110，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖2，如圖2示出的第一連接器110的第二底面115，示出了貫穿第一連接器110的第一通孔112。

中心通孔180設(shè)置于圓盤狀的第一連接器110的圓心的位置，且中心通孔180同樣貫穿所述第一連接器110，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖2。

第二連接器120包括第二凹槽121、第三凹槽122、第二通孔123以及中心通孔180，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖3，第二凹槽121、第三凹槽122、第二通孔123以及中心通孔180均設(shè)置于第二連接器120的第三底面124。第二連接器120具體可以為圓盤狀結(jié)構(gòu)。

第二凹槽121、第三凹槽122以及第二通孔123的數(shù)量也可以為三個(gè)，且第二凹槽121、第三凹槽122以及第二通孔123均勻分布在圓盤狀的第二連接器120的第三底面124。

第二通孔123貫穿所述第二連接器120，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖4，如圖4示出的第二連接器120的第四底面125示出了貫穿第二連接器120的第二通孔123。

中心通孔180設(shè)置于圓盤狀的第二連接器120的圓心的位置，且中心通孔180同樣貫穿所述第二連接器120，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖4。第一組壓電致動(dòng)器130包括多個(gè)第一壓電材料柱131，具體地，包括三個(gè)第一壓電材料柱131，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖5。

在如圖5所示的壓電致動(dòng)器100中，第一連接器110的第一底面114與第二連接器120的第三底面124相對(duì)。位于第一連接器110的第一底面114的三個(gè)第一凹槽111的位置，分別與位于第二連接器120的第三底面124的三個(gè)第二凹槽121的位置相對(duì)應(yīng)。

位于第一連接器110的三個(gè)第一通孔112的位置，分別與位于第二連接器120的第三底面124的三個(gè)第三凹槽122的位置相對(duì)應(yīng)。

位于第一連接器110的第一底面114的三個(gè)第四凹槽113的位置。分別與位于第二連接器120的三個(gè)第二通孔123的位置相對(duì)應(yīng)。

三個(gè)第一壓電材料柱131與第一連接器110的三個(gè)第一凹槽111分別對(duì)應(yīng)，即第一組壓電致動(dòng)器130與第一連接器110通過(guò)第一壓電材料柱131與第一凹槽111匹配的方式固定連接。第一壓電材料柱131具體可以通過(guò)粘接的方式對(duì)應(yīng)粘接于第一連接器110的第一凹槽111中，第一壓電材料柱131的一端與位于第一連接器110的第一底面114的第一凹槽111相匹配。

三個(gè)第一壓電材料柱131與第二連接器120的三個(gè)第二凹槽121分別對(duì)應(yīng)，即第一組壓電致動(dòng)器130與第二連接器120通過(guò)第一壓電材料柱131與第二凹槽121匹配的方式固定連接。具體地，第一壓電材料柱131可以通過(guò)粘接的方式對(duì)應(yīng)粘接于第二連接器120的第二凹槽121中，第一壓電材料柱131的另一端與位于第二連接器120的第三底面124的第二凹槽121相匹配，且第一底面114與第三底面124相對(duì)，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖5。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器100還包括第二組壓電致動(dòng)器140以及第三組壓電致動(dòng)器150，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖6。

在如圖6所示的壓電致動(dòng)器100中，第一連接器110的第一底面114與第二連接器120的第三底面124相對(duì)。位于第一連接器110的第一底面114的三個(gè)第一凹槽111的位置，分別與位于第二連接器120的第三底面124的三個(gè)第二凹槽121的位置相對(duì)應(yīng)。

位于第一連接器110的三個(gè)第一通孔112的位置，分別與位于第二連接器120的第三底面124的三個(gè)第三凹槽122的位置相對(duì)應(yīng)。

位于第一連接器110的第一底面114的三個(gè)第四凹槽113的位置。分別與位于第二連接器120的三個(gè)第二通孔123的位置相對(duì)應(yīng)。

第二組壓電致動(dòng)器140包括多個(gè)第二壓電材料柱141，具體地，包括三個(gè)第二壓電材料柱141，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖6。三個(gè)第二壓電材料柱141與第一連接器110的三個(gè)第一通孔112分別對(duì)應(yīng)，即第二組壓電致動(dòng)器140與第一連接器110通過(guò)第二壓電材料柱141與第一通孔112插合的方式連接。第二壓電材料柱141的一端與位于第一連接器110的第一通孔112相插合，第二壓電材料柱141可以穿過(guò)第一通孔112，貫穿第一連接器110，從第一連接器110的第二底面115穿出，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖6。

三個(gè)第二壓電材料柱141與第二連接器120的三個(gè)第三凹槽122分別對(duì)應(yīng)，即第二組壓電致動(dòng)器140與第二連接器120通過(guò)第二壓電材料柱141與第三凹槽122匹配的方式固定連接。具體地，第二壓電材料柱141可以通過(guò)粘接的方式對(duì)應(yīng)粘接于第二連接器120的第三凹槽122中，第二壓電材料柱141的另一端與位于第二連接器120的第三底面124的第三凹槽122相匹配。

第三組壓電致動(dòng)器150包括多個(gè)第三壓電材料柱151，具體地，包括三個(gè)第三壓電材料柱151，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖6。三個(gè)第三壓電材料柱151與第一連接器110的三個(gè)第四凹槽113分別對(duì)應(yīng)，即第三組壓電致動(dòng)器150與第一連接器110通過(guò)第三壓電材料柱151與第四凹槽113匹配的方式固定連接。具體地，第三壓電材料柱151可以通過(guò)粘接的方式對(duì)應(yīng)粘接于第一連接器110的第四凹槽113中，第三壓電材料柱151的一端與位于第一連接器110的第一底面114的第四凹槽113相匹配。

三個(gè)第三壓電材料柱151與第二連接器120的三個(gè)第二通孔123分別對(duì)應(yīng)，即第三組壓電致動(dòng)器150與第二連接器120通過(guò)第三壓電材料柱151與第二通孔123插合的方式連接。第三壓電材料柱151的另一端與位于第二連接器120的第二通孔123相插合，第三壓電材料柱151可以穿過(guò)第二通孔123，貫穿第二連接器120，從第二連接器120的第四底面125穿出，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖6。

該壓電致動(dòng)器100還包括中心機(jī)械預(yù)緊柱170，第一連接器110的中心通孔180與第二連接器120的中心通孔180相對(duì)，該中心機(jī)械預(yù)緊柱170既貫穿第一連接器110的中心通孔180，又貫穿第二連接器120的中心通孔180，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖8。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器100包括第一連接器110、第二連接器120、第一壓電材料柱131、第二壓電材料柱141、第三壓電材料柱151以及中心機(jī)械預(yù)緊柱170。其中，第一壓電材料柱131與第一連接器110以及第二連接器120均通過(guò)凹槽匹配的方式固定連接；第二壓電材料柱141貫穿第一連接器110，且與第二連接器120通過(guò)凹槽匹配的方式連接；第三壓電材料柱151與第一連接器110通過(guò)凹槽匹配的方式連接，且貫穿第二連接器120。中心機(jī)械預(yù)緊柱170貫穿第一連接器110以及第二連接器120。

通過(guò)適當(dāng)?shù)碾妷杭?lì)，讓第一壓電材料柱131收縮的同時(shí)，(即第一組壓電致動(dòng)器130收縮時(shí))，第二壓電材料柱141以及第三壓電材料柱151伸長(zhǎng)(即第二組壓電致動(dòng)器140以及第三組壓電致動(dòng)器150伸長(zhǎng))；或者讓第一壓電材料柱131伸長(zhǎng)的同時(shí)，(即第一組壓電致動(dòng)器130伸長(zhǎng)時(shí))，第二壓電材料柱141以及第三壓電材料柱151收縮(即第二組壓電致動(dòng)器140以及第三組壓電致動(dòng)器150收縮)；其結(jié)果是各組致動(dòng)器的軸向位移相互疊加，實(shí)現(xiàn)更大的軸向位移。并且由于第一壓電材料柱131、第二壓電材料柱141、第三壓電材料柱151的數(shù)量均為三個(gè)，故壓電材料柱與第一連接器110或第二連接器120的連接會(huì)更加牢固，不容易出現(xiàn)因震動(dòng)或沖擊負(fù)載而導(dǎo)致壓電致動(dòng)器100失效的情況。

第一壓電材料柱131、第二壓電材料柱141以及第三壓電材料柱151均可以為圓柱狀壓電材料柱。圓柱狀壓電材料柱均可以由壓電陶瓷疊堆組成，其中，壓電陶瓷包括鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(piezoelectric ceramic transducer，PZT)及其衍生材料。

第一壓電致動(dòng)器100、第二壓電致動(dòng)器100以及第三壓電致動(dòng)器100還可以使用徑向極化的壓電陶瓷管、單個(gè)壓電晶體或組合的壓電單晶片組成。

第一連接器110以及第二連接器120的制作材料可以為質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的金屬或合金，包括但不限于以下材料：鋁合金、鎂合金、鈦合金、鋁鈹合金、鋁基與鎂基復(fù)合材料。模擬實(shí)驗(yàn)表明，若第一連接器110、第二連接器120的材料為鋁合金，且第一壓電致動(dòng)器100、第二壓電致動(dòng)器100以及第三壓電致動(dòng)器100由PZT壓電陶瓷疊堆時(shí)，第一連接器110以及第二連接器120的彎曲位移約為壓電致動(dòng)器100總軸向位移的百分之五。

第一連接器110以及第二連接器120可以為圓盤狀，具有一定的厚度，具體可以接近短圓柱狀的連接器。短圓柱狀結(jié)構(gòu)有利于保證上述壓電材料柱與凹槽的可靠連接，從而使第一連接器110以及第二連接器120在運(yùn)動(dòng)時(shí)不容易產(chǎn)生彎曲變形的情況。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器100的中心機(jī)械預(yù)緊柱170用于給第一組壓電致動(dòng)器130、第二組壓電致動(dòng)器140以及第三組壓電致動(dòng)器150施加壓應(yīng)力，使上述壓電致動(dòng)器100在壓應(yīng)力作用下工作。

詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖7，圖7示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低頻水聲換能器200，該低頻水聲換能器200由如上述的壓電致動(dòng)器100驅(qū)動(dòng)。該低頻水聲換能器200還包括前輻射頭210和尾質(zhì)量塊220，壓電致動(dòng)器100的第二壓電材料柱141與前輻射頭210相連接，壓電致動(dòng)器100的第三壓電材料柱151與尾質(zhì)量塊220相連接，并通過(guò)中心機(jī)械預(yù)緊柱170給壓電致動(dòng)器100提供預(yù)緊力。

如圖7示出的低頻水聲換能器200的諧振頻率為各部件耦合諧振的最低值，即前輻射頭210、第一連接器110、第二連接器120、第一組壓電致動(dòng)器130、第二組壓電致動(dòng)器140、第三組壓電致動(dòng)器150、尾質(zhì)量塊220以及中心機(jī)械預(yù)緊柱170作為一個(gè)整體的諧振的最低頻率。該低頻水聲換能器200能有效利用多模態(tài)耦合諧振擴(kuò)展工作頻帶。

詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖9，圖9示出了本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器100，圖9示出的壓電致動(dòng)器100與圖6示出的壓電致動(dòng)器100的區(qū)別在于：圖9示出的壓電致動(dòng)器100的第一壓電材料柱131、第二壓電材料柱141以及第三壓電材料柱151均為長(zhǎng)方體狀結(jié)構(gòu)，且第一組壓電致動(dòng)器130、第二組壓電致動(dòng)器140、第三組壓電致動(dòng)器150的材料為鉛基弛豫鐵電單晶。

具體地，長(zhǎng)方體狀壓電材料柱中的每個(gè)均可以包括第一單晶片161和第二單晶片162，所述第一單晶片161的尺寸與第二單晶片162的尺寸相同，所述第一單晶片161與第二單晶片162通過(guò)粘接的方式固定連接，詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖9。

鉛基弛豫鐵電單晶的橫向壓電性能更優(yōu)異。鉛基弛豫鐵電單晶具體可以包括Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃，Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-Pb(Zr_0.48Ti_0.52)O₃及其衍生材料。

詳情請(qǐng)參見(jiàn)圖10，圖10示出了由圖9示出的壓電致動(dòng)器100驅(qū)動(dòng)的低頻水聲換能器200。圖10示出的低頻水聲換能器200與圖7示出的低頻水聲換能器200相比，區(qū)別在于圖10示出的低頻水聲換能器200的壓電致動(dòng)器100與圖7示出的低頻水聲換能器200的壓電致動(dòng)器100不同。由[011]方向極化的PZN-5.5％PT d₃₂橫向模式單晶切片制成的同等尺寸水聲換能器的中心頻率比PZT壓電陶瓷疊堆驅(qū)動(dòng)的低1/4。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器100以及低頻水聲換能器200包括第一連接器110、第二連接器120以及第一組壓電致動(dòng)器130，并且第一組壓電致動(dòng)器130包括多個(gè)第一壓電材料柱131。第一電壓材料柱的一端與位于第一連接器110的第一凹槽111相匹配，第一電壓材料柱的另一端與位于第二連接器120的第二凹槽121相匹配。多個(gè)第一壓電材料柱131收縮或伸長(zhǎng)，可以帶動(dòng)第一連接器110以及第二連接器120的位移。通過(guò)適當(dāng)?shù)碾妷杭?lì)，可使得壓電材料的縱向振蕩位移疊加增大，因此，由壓電致動(dòng)器100作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的低頻水聲換能器200的發(fā)生功率容量增加。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓電致動(dòng)器100以及低頻水聲換能器200改善了現(xiàn)有的低頻水聲換能器200的發(fā)生容量有限的問(wèn)題。

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，上面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行了清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以上對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實(shí)用新型產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。