顾汉炳，郝浩琦，夏铁坚

(杭州应用声学研究所，浙江杭州310023)

0 引 言

当发射换能器的工作频率较低时(如 1 kHz以下)，纵振换能器、圆环换能器等类型换能器的体积和重量较大，难以实现小尺寸空间内的布阵，因此通常采用具有流线型的外型结构、较小的体积重量、极高的功率体积比等特性的 IV型弯张换能器作为发射阵基元。但是弯张换能器在低频状态下通常无法获得较宽的频带。为此国内外学者进行了大量研究，常用的有效解决措施是通过多种振动模态耦合的方式。例如哈尔滨工程大学陈哲就尝试在弯张换能器高度方向再加一层副壳体，通过主副壳体的振动来拓展带宽[1]。哈尔滨工程大学蓝宇考虑通过在弯张换能器外壳上开缝，将其分成3个不同结构的弯曲梁振动，从而耦合形成宽带[2]。这些方法确实都能有效地拓展弯张换能器的工作频段，但是对弯张换能器基本结构改动较大，不仅增加了生产难度，而且不便于成阵设计。

本文针对 IV型弯张换能器短轴方向密排布阵的形式进行了研究，通过有限元仿真，发现利用弯张换能器短轴方向小间隔布阵的方式也能获得响应曲线上双峰耦合，实现宽带的效果，并利用实际换能器阵进行了测试，仿真计算与测试结果较为吻合。

1 换能器的设计

为了保证该 IV型弯张换能器短轴密排布阵双峰现象的普适性，在本文中仿真所使用的换能器是常规 IV型弯张换能器。整个弯张换能器由无源壳体、垫片和有源压电陶瓷堆组成，具体结构如图 1所示。……