一种水声换能器的匹配层的制作方法与流程

本发明属于用于声呐的水声换能器，涉及一种水声换能器的匹配层的制作方法。

背景技术：

1、水声换能器的结构一般如图1所示，其包括背衬1、压电陶瓷2、匹配层3和透声层4。其中，匹配层3位于压电陶瓷2与透声层4之间，用于起到声阻抗变换、透声作用。

2、换能器的匹配层对换能器的性能影响非常巨大，现阶段匹配层一般采用同一材料制作，或者采用胶水（环氧树脂、聚氨酯等）混杂其他粉末（钨粉、氧化铝粉末、玻璃微球粉末等）按照特定比列混合和固化，之后取得特定的声阻抗。

3、但是，通过单一材料制作匹配层，声阻抗单一，无法接近需要的理想声阻抗。为了实现更加理想的声阻抗，引入了多层匹配理论，这无疑会增加制作工艺难度，同时每多增加一层匹配层都将引入插入损耗。

4、而通过胶水混合粉末制作完成的匹配层的材料混合不均匀、内部的气泡无法排除干净，导致制作的匹配层存在声阻抗分布不均匀等问题。

5、因此，针对上述现有技术中存在的缺陷，需要研发一种新型的水声换能器的匹配层的制作方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种水声换能器的匹配层的制作方法，其使用两种材料来制作匹配层，一种材料的声阻抗比匹配层的理想声阻抗低，另外一种材料的声阻抗比匹配层的理想声阻抗高，通过调整两种材料的占比系数、均分叠层，使制作的匹配层的声阻抗接近匹配层的理想声阻抗。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、1）、交替叠加低声阻抗材料层和高声阻抗材料层；

5、2）、将交替叠加的低声阻抗材料层和高声阻抗材料层压接在一起，形成匹配层；

6、其中，根据匹配层的理想声阻抗，确定所述匹配层中低声阻抗材料层的占比系数和高声阻抗材料层的占比系数。

7、优选地，根据匹配层的理想声阻抗，通过如下方式确定所述匹配层中低声阻抗材料层的占比系数和高声阻抗材料层的占比系数：

8、

9、式中，是低声阻抗材料层的密度，是匹配层中低声阻抗材料层的占比系数，是低声阻抗材料层的杨氏模量；是高声阻抗材料层的密度，是匹配层中高声阻抗材料层的占比系数，是高声阻抗材料层的杨氏模量；是匹配层的密度，是匹配层的声速，是匹配层的理想声阻抗；和的和为1。

10、优选地，交替叠加后的低声阻抗材料层和高声阻抗材料层相对于所述匹配层的厚度的中心均匀对称分布。

11、优选地，单层所述低声阻抗材料层的厚度大于单层所述高声阻抗材料层的厚度。

12、优选地，单层所述低声阻抗材料层的厚度≤1mm，且单层所述高声阻抗材料层的厚度≤0.5mm。

13、优选地，相邻的低声阻抗材料层和高声阻抗材料层之间设置胶水。

14、优选地，在将交替叠加的低声阻抗材料层和高声阻抗材料层压接在一起时，采用大吨位压力机压接和/或高温压接。

15、优选地，所述低声阻抗材料层为塑料膜、塑料薄板、薄木板、薄软木或薄纸张；所述高声阻抗材料层为金属膜、金属薄板、电镀金属薄膜或电镀金属薄板。

16、优选地，制作的所述匹配层为柔性匹配层。

17、优选地，制作的所述匹配层呈平面形状、弧形状、波浪形状或不规则形状。

18、与现有技术相比，本发明的水声换能器的匹配层的制作方法具有如下有益技术效果中的一者或多者：

19、1、本发明制作的匹配层的声阻抗接近理想声阻抗，可充分提高换能器性能；同时，本发明的制作方法还可以根据使用换能器的频率动态地调整匹配层的声衰减系数。

20、2、本发明的制作工艺成熟可靠，且扩大了制作匹配层的材料的选择范围，解决了一些常规材料无法用于制作匹配层的问题。

21、3、本发明制作的匹配层的各个点声阻抗一致性高。

22、4、本发明制作的匹配层可以实现电气连接，金属屏蔽等功能，而且可制作出柔性匹配层，满足特殊形状、特殊功能的换能器制作要求。

技术特征：

1.一种水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，根据匹配层的理想声阻抗，通过如下方式确定所述匹配层中低声阻抗材料层（1）的占比系数和高声阻抗材料层（2）的占比系数：

3.根据权利要求2所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，交替叠加后的低声阻抗材料层（1）和高声阻抗材料层（2）相对于所述匹配层的厚度的中心均匀对称分布。

4.根据权利要求3所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，单层所述低声阻抗材料层（1）的厚度大于单层所述高声阻抗材料层（2）的厚度。

5.根据权利要求4所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，单层所述低声阻抗材料层（1）的厚度≤1mm，且单层所述高声阻抗材料层（2）的厚度≤0.5mm。

6.根据权利要求5所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，相邻的低声阻抗材料层（1）和高声阻抗材料层（2）之间设置胶水。

7.根据权利要求6所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，在将交替叠加的低声阻抗材料层（1）和高声阻抗材料层（2）压接在一起时，采用大吨位压力机压接和/或高温压接。

8.根据权利要求7所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，所述低声阻抗材料层（1）为塑料膜、塑料薄板、薄木板、薄软木或薄纸张；所述高声阻抗材料层（2）为金属膜、金属薄板、电镀金属薄膜或电镀金属薄板。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，制作的所述匹配层为柔性匹配层。

10.根据权利要求9所述的水声换能器的匹配层的制作方法，其特征在于，制作的所述匹配层呈平面形状、弧形状、波浪形状或不规则形状。

技术总结
本发明属于用于声呐的水声换能器技术领域，涉及一种水声换能器的匹配层的制作方法，包括以下步骤：1）、交替叠加低声阻抗材料层（1）和高声阻抗材料层（2）；2）、将交替叠加的低声阻抗材料层（1）和高声阻抗材料层（2）压接在一起，形成匹配层；其中，根据匹配层的理想声阻抗，确定所述匹配层中低声阻抗材料层（1）的占比系数和高声阻抗材料层（2）的占比系数。通过本发明的制作方法制作的匹配层仍然归属于单一匹配层，匹配理论仍然是单一匹配层理论，且扩宽了匹配层的材料选择范围，使一些常规无法应用于匹配层的材料都可以用于制作匹配层。

技术研发人员：王源,张兴仁,徐金德,谢顺伦
受保护的技术使用者：海底鹰深海科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15