專利名稱：一種大功率電磁脈沖換能器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及換能器領域，具體地，本發(fā)明涉及ー種大功率電磁脈沖換能器。
背景技術：
電磁脈沖聲源的原理是高壓儲能電容器通過電感線圈放電，使線圈上覆蓋的振膜感應產生電磁場，振膜磁場與線圈磁場相互作用產生排斥力，激發(fā)周圍介質形成聲波。與其它聲源相對比，電磁脈沖聲源有以下特點(1)這種聲源所輻射的聲脈沖特性，主具有極佳的寬帶譜結構，而且能夠根據(jù)要求很方便地改變聲脈沖的峰值壓カ和寬要取決于聲源本身的電聲結構，輻射的聲脈沖的波形十分規(guī)則，度；(2)安全可靠，信號可重復性好?？梢宰鳛樗曃锢韺嶒?、地質勘探和非線性聲學的研究等領域的寬帶聲源。電磁脈沖聲源在用于地質勘探和水聲信號源時，更多的時候是希望有単一的指向性，即朝向単一方向發(fā)射聲信號，美國專利3227. 996和中國專利85100714都涉及到了電磁脈沖換能器，其特點為雙指向性的聲音源，即震動以線圈為源平面，向兩側軸向轉播。這直接造成了發(fā)射能量的浪費，也有可能對回波信號產生干擾。二者在平面電感線圈的制作上也采用了相同的方式，即使用環(huán)氧絕緣的銅帶繞城圓形。這種做法的缺點是繞制的線圈存在應カ回彈，需要通過熱處理的辦法來消除或者使用額外的固定附件來固定線圈，避免線圈松弛；同時，因為繞制的線圈很難保證各匝之間的平面度，這造成磁場能量利用不充分，另外在批量生產時也很難保證ー致性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于為了克服上述問題，提供了ー種大功率電磁脈沖換能器。為了克服上述難題，本發(fā)明提供的大功率電磁脈沖換能器包括震動片5、電感線圈61、底座7和外殼8，其特征在于，所述的電感線圈61采用平面金屬板進行電火花線切割而成，其兩端設置電極63，線圈61之間的空隙采用絕緣帶62填塞；所述的電感線圈61和震動片5同軸粘接后嵌設于外殼8形成的凹槽中，并用底座7扣合密封后，通過環(huán)氧膠灌注為一體。所述的平面金屬板的材料包括為選自銅、鋁、鋁合金、鈦合金和鎂鋁合金中的一種，所述的平面金屬板的平面度< O. 01。所述的電感線圈61和震動片5之間同軸設置有絕緣墊4。所述的震動片5的上面覆蓋與外殼8匹配的圓形密封墊3，該密封墊3通過螺栓2固定于壓環(huán)I和外殼8之間。所述的電極63上套設有絕緣端子9。所述的震動片5采用輕質高導電率的金屬薄片，包括選自鋁合金、鈦合金和鎂鋁合金中的ー種，所述的外殼8采用導磁材料。所述的絕緣帶62的厚度與電感線圈61的厚度一致，為6 8mm。
本發(fā)明的要點是選取一定厚度的玻璃或陶瓷等剛性絕緣材料作為電感線圈61的底座7，選取輕質高導電率的金屬薄片做為震動片5，在震動片和線圈之間是絕緣墊4。三者同軸放置其間用環(huán)氧膠粘接后，放入由導磁材料如純鐵制成的杯狀外殼8中，同時用環(huán)氧膠灌封。震動片5上面覆有密封墊3，該密封墊3為圓形，大小與外殼8 一致，用螺栓2固定于壓環(huán)I和外殼8之間，實現(xiàn)絕緣密封。其中電感線圈61的要點是選取一定厚度的金屬薄板，雙面磨平至所需厚度和平面度，使用電火花線切割制得電感線圈61，焊接電極63到線圈兩端，根據(jù)所需絕緣強度，選取合適厚度的絕緣帶62塞到線圈縫隙之間，絕緣帶62的寬度與電感線圈61的厚度相同。電極63穿過絕緣端子9，保證與底座7絕緣。這種結構換能器的原理是當電流通過線圈61時候，產生與線圈平面垂直方向的電磁力，同時在震動片5內部產生電渦流，線圈產生的電磁力與震動片電渦流產生的電磁力相排斥，使震動片在排斥力的作用下向與線圈相反的方向運動，產生聲波。線圈的電磁力隨著加載的電流的増加而增加，但是受制于線圈單匝的橫截面積，在加載電流不變條件下，線圈產生的電磁力與線圈的匝數(shù)成正比，與線圈的匝間距成反比，這就需要在滿足加工要 求的條件下，盡可能縮小匝間距，震動片受到的斥力隨著震動片和線圈之間距離的增大而減小，為了得到更大的排斥力需要盡量減少二者之間的距離，同時保證二者之間的電器絕緣。通過本發(fā)明方式制作的線圈，使用較薄(0.1mm)且介電常數(shù)很大的聚酯薄膜材料絕緣帶62，縮小了線圈的匝間距，采用同材質的緣墊4使線圈與震動片間的距離可以縮小到O. 2毫米以下。本發(fā)明的優(yōu)點在干本發(fā)明提供的一種電磁脈沖聲源換能器，實現(xiàn)了單指向性的大功率脈沖發(fā)射，同時提供了ー種新型的電感線圈制作方法，解決了繞制線圈的應カ回彈問題，提高了線圈的平面度，可以使同樣電流條件下的磁場カ得到更充分的利用，批量生產的一致性也很好保證。


圖I為本發(fā)明的大功率電磁脈沖換能器結構的正視圖；圖2為本發(fā)明的大功率電磁脈沖換能器結構的右視圖；圖3本發(fā)明的電感線圈結構結構的正視圖；圖4本發(fā)明的電感線圈結構結構的右視圖。附圖標識I、壓環(huán)2、螺栓 3、密封墊4、絕緣墊 5、震動片 61、電感線圈7、底座8、外殼 9、絕緣端子62、絕緣帶 63、電極
具體實施例方式下面對本發(fā)明的大功率電磁脈沖換能器進ー步的說明。本發(fā)明提供的大功率電磁脈沖換能器包括震動片5、電感線圈61、底座7和外殼8，所述的電感線圈61采用平面金屬板進行電火花線切割而成，其兩端設置電極63，線圈61之間的空隙采用絕緣帶62填塞；所述的電感線圈61和震動片5同軸粘接后嵌設于外殼8形成的凹槽中，并用底座7扣合密封后，通過環(huán)氧膠灌注為一體。所述的平面金屬板的材料包括為選自鋁合金、鈦合金和鎂鋁合金中的ー種，所述的平面金屬板的平面度< O. 01 ;所述的電感線圈61和震動片5之間同軸設置有絕緣墊4。所述的震動片5的上面覆蓋與外殼8匹配的圓形密封墊3，該密封墊3通過螺栓2固定于壓環(huán)I和外殼8之間。所述的電極63上套設有絕緣端子9。所述的震動片5采用輕質高導電率的金屬薄片，包括選自鋁合金、鈦合金和鎂鋁合金中的ー種，所述的外殼8采用導磁材料。所述的絕緣帶62的厚度與電感線圈61的厚度一致，為6 8mm。如圖I 2所述，選取一定厚度的玻璃或陶瓷等剛性絕緣材料作為電感線圈61的底座7，選取輕質高導電率的金屬薄片做為震動片5，在震動片和線圈之 間是絕緣墊4。三者同軸放置其間用環(huán)氧膠粘接后，放入由導磁材料如純鐵制成的杯狀外殼8中，同時用環(huán)氧膠灌封。震動片5上面覆有密封墊3，該密封墊3為圓形大小與外殼8 一致，用螺栓2固定于壓環(huán)I和外殼8之間，實現(xiàn)絕緣密封。其中電感線圈61如圖3 4所示選取一定厚度的金屬薄板，雙面磨平至所需厚度和平面度，使用電火花線切割制得平面感應電感線圈61，焊接電極63到線圈兩端，根據(jù)所需絕緣強度，選取合適厚度的絕緣帶62塞到線圈縫隙之間，絕緣帶62的寬度與電感線圈61的厚度相同。電極63穿過絕緣端子9，保證與底座7絕緣。實施例I選用銅材料作為平面金屬板的材料，其厚度為6mm，使用電火花線切割，焊接電極3到線圈兩端，選取厚度同樣為6mm的絕緣帶2塞到線圈縫隙之間，制備得到的線圈的外徑300mm,阻間距離O. 2mm,阻寬5mm,平面度為8mm/m,制作IOOuH的線圈電感差異為O. 9uH,以鋁合金材料做震動片，將電感線圈和震動片同軸粘接后嵌設于外殼形成的凹槽中，并用底座扣合密封后，通過環(huán)氧膠灌注為一體，制備得到本發(fā)明的換能器，該換能器在發(fā)射頻率15k左右，水下使用，可以得到240dB的聲源級。實施例2選用鋁材料作為平面金屬板的材料，其厚度為8mm，使用電火花線切割，焊接電極3到線圈兩端，選取厚度同樣為8mm的絕緣帶2塞到線圈縫隙之間，制備得到的線圈的外徑300mm,阻間距離O. 2mm,阻寬5mm,平面度為制作IOOuH的線圈電感差異為IuH,以鋁合金材料做震動片，將電感線圈和震動片同軸粘接后嵌設于外殼形成的凹槽中，并用底座扣合密封后，通過環(huán)氧膠灌注為一體，制備得到本發(fā)明的換能器，該換能器發(fā)射頻率15k左右，水下使用，可以得到238dB的聲源級。實施例3選用銅材料作為平面金屬板的材料，其厚度為7mm，使用電火花線切割，焊接電極3到線圈兩端，選取厚度同樣為7mm的絕緣帶2塞到線圈縫隙之間，制備得到的線圈的外徑320mm,阻間距離O. 2mm,阻寬5mm,平面度為制作IOOuH的線圈電感差異為IuH,以招合金材料做震動片，將電感線圈和震動片同軸粘接后嵌設于外殼形成的凹槽中，并用底座扣合密封后，通過環(huán)氧膠灌注為一體，制備得到本發(fā)明的換能器，該換能器發(fā)射頻率15k左右，水下使用，可以得到242dB的聲源級。通過上述實施例可以看出，通過本發(fā)明方法制備得到換能器中的線圈具有良好的平面性，很好的客服了線圈應カ回彈的問題，同時保證了線圈電感的一致性，同時，其功率得到很大提高，具有良好的效果。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應 當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種大功率電磁脈沖換能器，該換能器包括震動片(5)、電感線圈(61)、底座(7)和外殼(8)，其特征在于， 所述的電感線圈(61)采用平面金屬板進行電火花線切割而成，電感線圈(61)之間的空隙采用絕緣帶(62)填塞； 所述的電感線圈(61)和震動片(5)同軸粘接后嵌設于外殼(8)形成的凹槽中，并用底座(7)扣合密封后，通過環(huán)氧膠灌注為一體。
2.根據(jù)權利要求I所述的大功率電磁脈沖換能器，其特征在于，所述的電感線圈(61)和震動片(5)之間同軸設置有絕緣墊(4)。
3.根據(jù)權利要求I所述的大功率電磁脈沖換能器，其特征在于，所述的震動片(5)的上面覆蓋與外殼(8)匹配的圓形密封墊(3)，該密封墊(3)通過螺栓(2)固定于壓環(huán)(I)和外殼⑶之間。
4.根據(jù)權利要求I所述的大功率電磁脈沖換能器，其特征在于，所述的電極(63)上套設有絕緣端子(9)。
5.根據(jù)權利要求I所述的大功率電磁脈沖換能器，其特征在于，所述的震動片(5)采用輕質高導電率的金屬薄片，包括選自招合金、鈦合金和鎂招合金中的任一種。
6.根據(jù)權利要求I所述的大功率電磁脈沖換能器，其特征在于，所述的外殼(8)采用導磁材料。
7.根據(jù)權利要求I所述的大功率電磁脈沖換能器，其特征在于，所述的絕緣帶(62)的厚度與電感線圈(61)的厚度一致，為6 8mm。
8.根據(jù)權利要求I所述的大功率電磁脈沖換能器，其特征在于，所述的平面金屬板的材料包括選自銅、招、招合金、鈦合金和鎂招合金的任一種。
9.根據(jù)權利要求I所述的大功率電磁脈沖換能器，其特征在于，所述的平面金屬板的平面度< 0. Ol。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率電磁脈沖換能器。所述的換能器包括震動片(5)、電感線圈(61)、底座(7)和外殼(8)，所述的電感線圈(61)采用平面金屬板進行電火花線切割而成，電感線圈(61)之間的空隙采用絕緣帶(62)填塞；所述的電感線圈(61)和震動片(5)同軸粘接后嵌設于外殼(8)形成的凹槽中，并用底座(7)扣合密封后，通過環(huán)氧膠灌注為一體。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明提供的一種電磁脈沖聲源換能器，實現(xiàn)了單指向性的大功率脈沖發(fā)射，同時提供了一種新型的電感線圈制作方法，解決了繞制線圈的應力回彈問題，提高了線圈的平面度，可以使同樣電流條件下的磁場力得到更充分的利用，批量生產的一致性也很好保證。
文檔編號G10K9/13GK102750942SQ201110098450
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權日2011年4月20日
發(fā)明者于晉生, 李春, 費興波 申請人:中國科學院聲學研究所