荣 畋，王宏伟，于肇贤，惠 辉

(北京信息科技大学理学院，北京 100192)

迄今为止，声波是唯一可以在水下远距离传播信号的能量载体，海洋军事、科研以及资源开发都离不开水声技术[1]，而“海洋之耳目”—水声换能器在水声通讯技术中起着至关重要的作用。随着水声通信技术的迅猛发展，需要获得更多、更精确的信息，如高数据速率水下通信、高分辨率图像传输等，这就要求换能器在高频状态下发射、接收更多的信息，也即需要一个换能器在高频段覆盖更宽的工作区域。因此高频宽带换能器在军事、科研以及民用领域展现出越来越重要的作用。然而换能器谐振模态下频率和尺寸近似反比的关系，使得高频状态下，制作宽带发射换能器具有一定的难度[2]。目前拓展换能器频带宽度的方式主要有以下三种[2－3]:一是使用单匹配层或多匹配层[4－7]；二是使用复合材料，降低换能器敏感元器件的Qm值(机械品质因数)[8－9]；三是多模态耦合[10－11]。然而，虽然使用匹配层可以拓展带宽，但随着时间的推移，匹配层的性能会退化，这也造成换能器性能的不稳定[12]；而使用的柔性复合材料虽然具有声阻抗低、易与水声阻抗相匹配的优势，但是增大了损耗，在大面积使用时还会降低机电耦合系数[13]。多模态耦合则是利用两个及以上振动模态的耦合来拓展带宽，是目前拓展带宽的有效方法之一。此外，PZT5(锆钛酸铅)[14]材料具有居里点高，压电效应显著，机电耦合系数高的优势，因此本文采用多PZT5振动层耦合，层与层之间使用柔性硅橡胶进行黏连嵌套，拓展带宽的同时，保证振动模态的独立性。……