李杰 赵荣荣 于祥龙 欧阳荀

（上海船舶电子设备研究所，上海，201108）

球形压电陶瓷换能器作为全指向性换能器，它在空间上具有均匀辐射声场，是水声领域应用较广的换能器类型之一。它的结构简单，便于制作，性能稳定。在水声换能器设计中，当需要换能器实现水平无指向性时，通常采用圆管换能器和球形换能器。相较于圆管换能器，球形换能器更加接近于一个点声源，且球形换能器的全向特点与频率无关，在拖曳线阵等水声设备中使用可以获得较宽的工作频率范围。但是球面辐射的外形特点使其实际应用中难以安装和布放[1-2]。

目前常见的球形压电陶瓷换能器主要由压电陶瓷球壳、金属管、电极引线、密封隔振材料等组成。在现有的技术中，通常采取单向开孔的办法，在球壳的一端开孔，焊接引线。将换能器开孔的一端灌封，做水密处理。而电线和其他结构件只能从外部经过，使得球壳尺寸的设计受到很大的限制[3]。

为了充分利用球形换能器的全向特性，使得更大直径的球形换能器能够简易地进行安装，本文中将球形换能器设计为通孔结构，从通孔中可穿插固定杆或线缆，使得大直径的球形换能器能够更加便利地使用。

1 球形换能器结构设计

当球形换能器使用在较低频率时，体积较大，安装不便，使用场所会受到限制。本文设计的球形换能器通孔结构如图1所示，球壳的两端开孔并安装绝缘泡沫垫片3，防止金属圆管4与压电陶瓷球壳接触。……