靳登攀　尹义龙　李俊宝

（1海军装备部装备采购中心　北京　100071）

（2中国科学院声学研究所　北京　100190）

一种小型球形宽带发射换能器∗

靳登攀1尹义龙2†李俊宝2

（1海军装备部装备采购中心北京100071）

（2中国科学院声学研究所北京100190）

设计了一种小型球形宽带发射换能器，换能器由正六面体基座、六个压电晶堆和弧形辐射面组成，是一种球形空间对称结构。球形设计使得换能器内部结构紧凑，而且在体积一定的情况下具有最佳的辐射阻，是一种高效的小型大功率无指向性声源。采用有限元方法对换能器进行了优化设计并研制了换能器样品。水池测试结果表明，该换能器样品的工作带宽为2.6 kHz～5.2 kHz，最大声源级达到200 dB以上，电声效率50%左右，优质因子FOMm达到36 W/kHz·kg。

球形换能器，复合棒换能器，宽带

1　引言

全指向性换能器在空间上具有均匀辐射声场，是水声领域最为常用的换能器类型。在低频段，实现全向发射一般采用弯张结构，例如经典的IV型弯张换能器、Cymbal换能器等［1］。而在中高频段，多采用具有高度对称结构的径向极化压电陶瓷球，通过激发球的呼吸振动实现全向辐射。压电陶瓷球具有结构简单、一致性好、发射灵敏度高等优点，但是在应用中存在一些难以解决的问题。首先，陶瓷球的谐振频率主要与其径向尺寸成反比，随着频率降低陶瓷球的尺寸不断变大，在工艺上烧制大的压电陶瓷球具有相当的难度；其次，压电陶瓷的耐张力性能较差，压电陶瓷球振动时较大的表面张力限制了其大功率发射特性［2］。……