新型叠堆压电球壳换能器,采用直径由内向外逐个增大的压电陶瓷球壳,机械上串连电路上并联逐层叠堆粘接构成。这种换能器通过多层球壳径向振动叠加,产生较大的能量密度,进而提高换能器的灵敏度,同时球形压电振子的振动可全方位辐射波束,使换能器收发信号的开角增大。因此这种换能器兼有传统叠堆晶片高发送电压响应及球形换能器波束指向性范围广的特点,在水声探测领域具有良好的应用前景。项目应用压电学和弹性力学,建立了叠堆压电球壳振子的频率方程,方程的理论计算与测量结果吻合较好,为换能器的研制提供了有效的设计依据;应用有限元分析法,建模、仿真、优化换能器的结构;依据结构参数设计加工换能器配件及工装夹具,采用声耦合材料,叠堆胶合压电球壳,壳上逐层对心开孔,引出各层电极,研制出叠堆压电球壳换能器样机。经测试,样机发送电压响应157.8dB、声源级194 dB、谐振频率60kHz、-3dB指向性开角118 ,其综合性能达到了国外同类产品的先进水平。
英文主题词stack;piezoelectric spherical shell;underwater transducer