在设计振子时,为使压电元件能充分发挥其固有性能,压电元件一般应按标准振动模式设计。
(2)结构设计。在声换能器的振子设计出来之后,其振子的实际性能能否发挥出来,主要决定于换能器的结构设计和加工工艺。往往由于结构设计不合理或加工工艺差,使得换能器的实际性能达不到预期的设计目的,满足不了战术技术指标要求。在结构设计时,通常需要注意如下几个问题:
①换能器机械结构要满足设计振子时所要求的声学边界条件,对振子的声场作用面、节点、支撑点等,要慎重设计;
②要消除其他机械振动和噪声干扰,注意透声材料、反声材料、隔声材料、去耦材料、绝缘材料等的选用;
③要保证换能器与水介质有良好的匹配;
④换能器密封要安全可靠,在水介质中保证有良好的绝缘,并要防止海生物附着生长;
⑤注意材料配伍,换能器各构件之间要防止产生电化学腐蚀反应,特别是压电元件的电极不能受到损坏;
⑥结构要简单可靠,便于加工装配,便于通用性互换;
⑦要满足水雷引信、仪表通用环境试验条件和试验规范的要求。
3)圆柱形声换能器的结构设计作为实例,给出常用的圆柱形声换能器原理结构图(图2.1)。这种声换能器原理结构具有如下特点:
①该结构满足振子设计时所要求的声学边界条件,即只有压电陶瓷管的外壁受声压作用,两端面和内壁不受力。
②采用了非充油密封结构,确保声换能器长期水密,具有良好的透声性能和绝缘性能。
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