本實(shí)用新型涉及聲學(xué)三維成像領(lǐng)域，具體是涉及一種應(yīng)用于三維成像聲納的接收陣列換能器結(jié)構(gòu)，其具有體積小、制作方便、可以抵擋一定水壓強(qiáng)度沖擊作用的特點(diǎn)。

背景技術(shù)：

隨著海洋事業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)海洋生物、海洋資源、海洋環(huán)境的探測(cè)和研究在不斷深入，其中三維成像聲納在人類海洋活動(dòng)中扮演著越來越重要的角色，在與海洋相關(guān)的諸多領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，逐漸成為了海洋探測(cè)和工程施工的主要裝備。而接收陣列換能器在三維成像聲納中起著關(guān)鍵作用，其主要用于接收水下成像目標(biāo)的反射聲波并通過壓電陶瓷的壓電效應(yīng)將聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將信號(hào)傳遞給上位機(jī)進(jìn)行成像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于，提供一種接收陣換能器結(jié)構(gòu)，該接收陣換能器結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)壓電陶瓷顆粒的合理布局以及陶瓷顆粒的固定與去耦合，確保接收陣換能器水下密封，以及設(shè)備在靜水壓的作用下不變形不漏水。

為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提出了一種用于三維成像聲納的接收陣列換能器結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述換能器結(jié)構(gòu)具有一個(gè)陣板，該陣板上設(shè)有去耦合泡沫，屏蔽銀層覆蓋在該去耦合泡沫外表面，該去耦合泡沫和該屏蔽銀層之間、該陣板未與該去耦合泡沫連接的一面以及該屏蔽銀層外表面均設(shè)置聚氨酯保護(hù)層，壓電陶瓷顆粒設(shè)置在該去耦合泡沫未與該陣板結(jié)合一面，陶瓷顆粒引線與該壓電陶瓷顆粒連接。

所述陣板材料為鋁合金5A06-H114，表面作硬質(zhì)陽極氧化。

所述陣板的外側(cè)面設(shè)有灌封膠止裂槽，所述去耦合泡沫和屏蔽銀層之間的聚氨酯保護(hù)層設(shè)置在該灌封膠止裂槽中。

所述灌封膠止裂槽的底面與側(cè)面均需在硬質(zhì)氧化后作去氧化層處理，以保證灌封后所述聚氨酯保護(hù)層與陣板之間的充分粘合。

該所述的去耦合泡沫材料為聚笨乙烯泡沫塑料，用于核心陣源即壓電陶瓷顆粒固定與支撐，其閉孔結(jié)構(gòu)，具有良好的去振動(dòng)耦合特性。

去耦合泡沫與陣板之間通過環(huán)氧樹脂粘接固定。

所述的去耦合泡沫上設(shè)置壓電陶瓷顆粒安裝孔，該壓電陶瓷顆粒裝入該壓電陶瓷顆粒安裝孔內(nèi)。

所述的壓電陶瓷顆粒與其壓電陶瓷顆粒安裝孔之間通過過盈配合實(shí)現(xiàn)固定。

所述屏蔽銀層采用導(dǎo)電銀漿，其十分優(yōu)越的導(dǎo)電性，以及涂刷后的致密性保證了屏蔽銀層良好的屏蔽特性。

所述陣板與三維成像聲納裝配位置設(shè)置O形密封圈。

所述陣板未與該去耦合泡沫結(jié)合的一面設(shè)置電子設(shè)備安裝柱。

本實(shí)用新型提供的用于三維成像聲納的接收陣列換能器結(jié)構(gòu)，主要用于三維成像聲納信號(hào)接收與采集。其平板堆疊式的結(jié)構(gòu)有利于壓電陶瓷顆粒的合理布局，硬質(zhì)去耦泡沫便于陶瓷顆粒的固定，聚氨酯的灌封可以實(shí)現(xiàn)接收陣換能器水下密封，鋁合金的陣板基材可以保證設(shè)備在靜水壓的作用下不變形不漏水。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3a、圖3b是本實(shí)用新型實(shí)施例中陣板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a、圖4b是本實(shí)用新型實(shí)施例中去耦合泡沫結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-陣板，2-去耦合泡沫，3-壓電陶瓷顆粒，4-陶瓷顆粒引線，6-灌封膠止裂槽，7-O形密封圈安裝槽，8-O形密封圈，9-電子設(shè)備安裝柱，10-屏蔽銀層，11-壓電陶瓷顆粒安裝孔，12、13、14-聚氨酯保護(hù)層。

具體實(shí)施方式

為使公眾進(jìn)一步了解本實(shí)用新型所采用之技術(shù)、手段及其有益效果，特舉實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如下，相信當(dāng)可由之得以深入而具體的了解。

請(qǐng)參見圖1、圖2所示，本實(shí)施例用于三維成像聲納的接收陣列換能器結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一種平板堆疊式結(jié)構(gòu)，該換能器結(jié)構(gòu)具有一個(gè)陣板1，該陣板1上設(shè)有多個(gè)電子設(shè)備安裝柱9，去耦合泡沫2設(shè)置在該陣板1上相對(duì)設(shè)置電子設(shè)備安裝柱9的一面，屏蔽銀層10覆蓋在該去耦合泡沫2外表面，壓電陶瓷顆粒3設(shè)置在去耦合泡沫2未與該陣板1結(jié)合一面，陶瓷顆粒引線4與該壓電陶瓷顆粒3連接。

陣板1結(jié)構(gòu)如圖3a、圖3b所示，其中圖3a是陣板1背面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b是圖3aE-E向剖面圖，陣板1與三維成像聲納裝配的內(nèi)側(cè)面四周設(shè)計(jì)有O形密封圈安裝槽7，裝配時(shí)將O形密封圈8安裝在該O形密封圈安裝槽7內(nèi)，可以保證接收陣列換能器與三維成像聲納主體連接處的密封性。

陣板1的厚度由三維成像聲納實(shí)際工作時(shí)所受的外部水壓決定，本實(shí)施例中陣板1的厚度為11mm。陣板1材料為鋁合金5A06-H114，表面作硬質(zhì)陽極氧化。該材料具有一定的抗腐蝕性能，表面陽極氧化處理后具有更優(yōu)越的防腐性能，可以保證接收陣列換能器能夠在海洋環(huán)境中長(zhǎng)期使用，其耐鹽霧性指標(biāo)不小于96h。

該陣板1的外側(cè)面設(shè)有灌封膠止裂槽6，去耦合泡沫2和屏蔽銀層10之間的聚氨酯保護(hù)層12灌注在該灌封膠止裂槽6中，即灌膠后聚氨酯保護(hù)層12的膠體流入灌膠止裂槽6內(nèi)部。該陣板1未與該去耦合泡沫2連接的一面灌封聚氨酯保護(hù)層13。

灌封膠止裂槽6的底面與側(cè)面均需在硬質(zhì)氧化后作去氧化層處理，以保證灌封后聚氨酯保護(hù)層12與陣板1之間的充分粘合。

去耦合泡沫2結(jié)構(gòu)見圖4a、圖4b所示，該去耦合泡沫2上分布?jí)弘娞沾深w粒安裝孔11，壓電陶瓷顆粒3裝入該壓電陶瓷顆粒安裝孔11內(nèi)。壓電陶瓷顆粒3與其壓電陶瓷顆粒安裝孔11之間通過過盈配合實(shí)現(xiàn)固定。

去耦合泡沫2材料為聚笨乙烯泡沫塑料，用于核心陣源即壓電陶瓷顆粒3的固定與支撐，其閉孔結(jié)構(gòu)，具有良好的去振動(dòng)耦合特性。此外該材料還具有密度?。?.015-0.03）、機(jī)械強(qiáng)度高、緩沖性能優(yōu)越、可加工性好等優(yōu)點(diǎn)。去耦合泡沫2與陣板1之間通過聚氨酯粘接固定。

屏蔽銀層10采用導(dǎo)電銀漿，其十分優(yōu)越的導(dǎo)電性，以及涂刷后的致密性保證了屏蔽銀層良好的屏蔽特性。該屏蔽銀層10外表面設(shè)置聚氨酯保護(hù)層14。

聚氨酯保護(hù)層用于保護(hù)壓電陶瓷顆粒，使其與工作介質(zhì)（水）隔絕。聚氨酯保護(hù)層采用真空灌注的方式成形，其材料本身具有良好的密封性和透聲性能，可以保證接收陣列換能器的水下密封特性和聲學(xué)性能。屏蔽銀層10位于聚氨酯保護(hù)層內(nèi)，通過聚氨酯層的二次灌注來實(shí)現(xiàn)，屏蔽銀層采用涂刷的方式成形，涂刷介質(zhì)為導(dǎo)電銀漿，其十分優(yōu)越的導(dǎo)電性，以及涂刷后的致密性保證了屏蔽銀層良好的屏蔽特性。

陶瓷顆粒引線4采用焊接的方式與壓電陶瓷顆粒3連接，陶瓷顆粒引線4用于將壓電陶瓷顆粒3的工作過程中的壓電信號(hào)傳輸至信號(hào)采集電路板。電子設(shè)備安裝柱9與陣板1之間通過M3的螺紋連接，電子設(shè)備安裝柱9用于三維成像聲納的相關(guān)電子元件的安裝。

首先陣板1與去耦合泡沫2用環(huán)氧樹脂粘接固定。壓電陶瓷顆粒3一端焊接陶瓷顆粒引線4，要求焊接溫度不得達(dá)到或超過400℃。在保證焊接強(qiáng)度的基礎(chǔ)上使得焊點(diǎn)盡可能小，不得超過1.5mm²。焊接完成后需使用酒精清洗焊點(diǎn)至焊接面銀層明亮，無焊油殘留。將壓電陶瓷顆粒3裝入去耦合泡沫2上的壓電陶瓷顆粒安裝孔11，陶瓷顆粒引線4從陣板1上相應(yīng)的出線孔引出。

上述裝配完成后需要進(jìn)行去耦合泡沫2灌封，灌封后形成聚氨酯保護(hù)層12，與陣板1上的灌封膠止裂槽6緊密粘接，可以防止聚氨酯保護(hù)層12與陣板1開裂。待聚氨酯保護(hù)層12完全固化后涂刷屏蔽銀層10，需保證屏蔽銀層10涂刷均勻致密，待屏蔽銀層10固化后進(jìn)行屏蔽銀層灌封，灌封后形成聚氨酯保護(hù)層14。

待聚氨酯保護(hù)層14固化后，安裝電子設(shè)備固定座9，然后進(jìn)行接收陣換能器的背面灌封，形成聚氨酯保護(hù)層13。