Page 156 - 《应用声学》2022年第6期

1002 2022 年 11 月

各层分别引出电极引线，最终装配好的敏感元件如 宽，−3 dB发送电压响应、接收灵敏度带宽分别可拓
图 9 所示。其中硬质泡沫背衬主要起到固定敏感元 展为 130 kHz 和 90 kHz，实现了水下宽带发射和接
件和吸声的作用，金属盖板主要起到便于安装聚氨 收声波。
酯防水透声层灌注模具及安装水下测试定位夹具
的作用。 4ࡏࢦݓ
4.1 mm
4
4.8 mm
ႃౝ 5.2 mm
5.7 mm
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᧛࡛ ႃ࠮ဋ G/(10 -2 S)
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图 9 装配后的敏感元件 200 400 600
Fig. 9 Sensitive element after assembly ᮠဋf/kHz

装配后的敏感元件经灌封聚氨酯后得到的水 图 11 嵌套式换能器水中电导曲线
Fig. 11 Conductivity curve of nested transducer
声换能器如图 10 所示。使用阻抗分析仪测试该换
in water
能器水中的电导曲线，测试结果如图 11 所示。由
图 11 可得，由于水中的阻尼系数较大，多层嵌套结
0O
0
构敏感元件的4 个谐振峰在水中组合为较宽频带范 -5 330O 30O
-10
围的谐振峰，其中心谐振频率约为 310 kHz，其工作 -15
300O 60O
-20
频率范围为 251 ∼ 397 kHz，其中 4.1 mm、4.8 mm、 -25
5.2 mm和5.7 mm厚度的敏感元件的谐振频率分别 -30
-35
约为356 kHz、313 kHz、284 kHz和263 kHz，实测结 -40 270O 90O
果与理论仿真结果较为贴合。

240O 120O

210O 150O
180O
图 12 换能器指向性曲线
Fig. 12 Directivity curve of the transducer

200

图 10 嵌套式换能器实物图 190
Fig. 10 Physical drawing of nested transducer
180
S v /dB
4.2 换能器水中性能测试
根据相关测试标准，将换能器样品放入消声 170
4ࡏࢦݓ
水池中测试指向性，发送电压响应和接收灵敏度， 4.1 mm
160
测试结果曲线如图 12∼ 图 14 所示，测试结果如表 1 4.8 mm
5.2 mm
所示。从图中可以看出，该换能器中心谐振频率 150 5.7 mm
200 400
310 kHz 处的 −3 dB 指向性开角约为 2.4 ，在测试 ᮠဋ f/kHz
◦
范围内嵌套式复合材料换能器相较于单层敏感元 图 13 发送电压响应曲线
件，可以实现良好的模态的组合，有效拓展工作带 Fig. 13 Transmission voltage response curve