赵亚楠，王丽坤，廖擎玮

(北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室，北京 100192)

0 引言

目前声呐系统在水下探测、通讯、导航、测绘等方面发挥着重要的作用。换能器作为声呐系统信号收发的核心部件，直接影响声呐系统的性能[1-3]。声呐应用领域的拓展，对换能器的性能提出了新的要求。目前换能器的发展方向主要是宽频带、大波束开角、高分辨率等。工作频带越宽，声信道就越宽，可使声呐系统探测距离更远；大的波束开角可使声呐的探测范围及观测视野更加广阔；高的分辨率可提高目标成像的质量和系统对小目标的识别能力。大波束开角高频换能器主要通过设计曲面压电元件来增大波束开角，比如，圆柱形水声换能器可以实现水平方向的全向覆盖；而双曲面水声换能器则可以实现换能器水平和垂直波束开角双向的拓展[4-5]。

双曲面压电复合材料作为双曲面水声换能器敏感元件使用的核心功能材料，其性能决定了水声换能器的性能。然而，由于双曲面压电复合材料是由高分子聚合物(如环氧树脂、橡胶)和压电陶瓷复合而成的，其聚合物的热膨胀系数远大于压电陶瓷，当压电复合材料所处环境温度出现变化时，聚合物就会发生形变，从而引起复合材料产生形变，继而导致换能器出现振动频率漂移、波束开角波动等情况，影响声呐系统的稳定性。当环境温度较高时，聚合物将产生较大形变，甚至可能会使压电陶瓷与聚合物的界面剥离，直接导致复合材料失效，继而影响换能器的使用。……