一种新型水声换能器结构研究

【摘要】：文章提出一种新型低频轻质薄型水声换能器结构。该换能器由金属柱、两个金属片、压电陶瓷片以及金属环构成。金属环箍住压电陶瓷片,夹在两个台阶型金属片之间,在金属片外侧有铜柱,用于增加配重,同时可作为导电电极使用。因金属片部分类似于台阶状,故将此型换能器命名为台阶型换能器。该换能器在同等尺寸下能够有效降低共振频率,具有尺寸小,共振频率低,重量轻等特点。现有的复杂结构的解析解仅能计算压电陶瓷片及外侧的金属环的共振频率,无法计算具有空腔结构的换能器的共振频率。本文使用ANSYS软件对换能器进行仿真,并计算其共振频率。在对其结构参数进行优化设计后,确定其尺寸参数及共振频率。并与相同尺寸,传统结构的换能器共振频率对比,发现能够降低共振频率;并且用实验验证了仿真结果。