本發明涉及水聲換能器，具體地，涉及一種端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯及成型方法。

背景技術：

1、聲波是唯一能夠在海洋中進行遠距離傳播的信息載體和能量形式，海洋的研究、資源開發和利用，甚至海上軍事斗爭都離不開對聲波使用。水聲換能器作為水下發射和接收聲波的工具，在水聲技術領域具有不可替代的支撐作用。在對海洋探索過程中，根據任務要求，會對使用的發射換能器提出特定性能要求，然而暫時未發現一種發射換能器能夠滿足所有類型研究的要求，此外發射換能器在尺寸重量、水下聲學特性上有很大區別，因此，科研工作者需對具體情況進行分析，研制適當類型的發射換能器。

2、聲波在水中傳播的損失會隨著頻率上升而增加，因此，在遠距離探測和水聲對抗等領域中，低頻發射換能器受到了相關科研人員的特別關注。彎曲振動換能器的基頻與線度平方成反比，與厚度成正比，可以產生頻率較低的聲輻射，因而成為低頻水聲換能器研究中極其重要的一種。其中，開縫圓環換能器是一類比較新穎的彎曲振動換能器，其典型結構由開縫的金屬圓環與環內驅動源共同制成，結構剛度較低，是實現低頻換能器小型化的一類設計，并且改進方法很多，可應用于遠程主動聲吶系統、超低頻水聲實驗、海底資源探測及海洋捕撈等水聲領域中。

3、現有公開號為cn112954543a的中國專利，其公開了一種雙端開縫壓電圓環水聲發射換能器，包括壓電圓環，在壓電圓環的上端和下端均設有若干縱向開縫，且上端的若干縱向開縫與下端的若干縱向開縫一一正對布置，所有的縱向開縫的深度和寬度均相同，且縱向開縫的深度為壓電圓環長度的20％-30％，各端縱向開縫的寬度占所在端部的圓周的長度的5％-10％，在正弦電壓激勵下，壓電圓環產生雙端彎曲振動模態。

4、開縫圓環換能器通過特殊的開縫結構降低了其等效結構剛度，可以發射更低頻率的聲波，具有頻率低、體積小等優點，然而開縫圓環換能器在溢流情況下難以滿足性能指標要求，因此在不改變換能器主要組成情況下常需研制特定的背襯放入開縫圓環換能器環內側的空腔中，以發射穩定的大功率低頻聲波信號。

5、使用背襯結構的開縫圓環換能器耐壓性能受到背襯強度限制，因而耐壓性能較弱，因此為提升其水中工作深度，常見的手段有充入高壓氣體或者配合使用加壓氣瓶等：前者，背襯結構內可提前充入的氣體，但氣壓要求不能太大，否則可能造成背襯破裂；后者，隨著水深變大的情況下配合實時加壓，但氣瓶等設備極大地增加了換能器使用空間且結構較為復雜，致使其在水中的電聲性能難以保證。因此，對開縫圓環換能器背襯結構的研究頗為重要。

6、鑒于此，需要提出一種基于端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯的結構設計，能夠在不改變換能器體積情況下對其背襯進行合理設計調整，通過較小的體積變化，提升背襯內部氣壓，同時依靠背襯材料的強抗撕裂能力，產生一定的支撐力，可明顯提升開縫圓環換能器耐壓性能，具有一定的優化空間，滿足實際需求，可靠性高。

技術實現思路

1、針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯及成型方法。

2、根據本發明提供的一種端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯及成型方法,包括：上端蓋、內膽內壁、內膽外壁、下端蓋，所述內膽內壁與所述內膽外壁嵌套組成環狀內膽，開縫圓環換能器套設在所述環狀內膽的外側，所述上端蓋、所述下端蓋分別密封安裝在所述開縫圓環換能器的上下端面，所述上端蓋和所述下端蓋通過連接件緊固連接。

3、優選地，所述環狀內膽與所述開縫圓環換能器共中心軸。

4、優選地，所述內膽外壁的截面呈工字型，所述內膽外壁的上下兩端均形成有垂直伸出段。

5、優選地，所述內膽內壁的上下兩端均形成有外沿部，所述外沿部與所述內膽外壁的內側壁及兩個垂直伸出段均貼合設置，所述內膽內壁與所述內膽外壁之間形成有空氣腔。

6、優選地，所述開縫圓環換能器與所述內膽外壁的外側壁及兩個垂直伸出段均貼合設置。

7、優選地，所述內膽外壁的垂直伸出段與所述內膽內壁、所述開縫圓環換能器均過盈配合。

8、優選地，所述上端蓋、所述下端蓋的形狀、尺寸與所述環狀內膽及所述開縫圓環換能器的形狀、尺寸相匹配，所述上端蓋、所述下端蓋分別與所述環狀內膽的上下端面貼合設置，所述上端蓋、所述下端蓋分別與所述開縫圓環換能器的上下端面貼合設置。

9、優選地，所述內膽內壁、所述開縫圓環換能器以及所述內膽外壁三者的上下端面配合形成臺階狀，所述上端蓋的下表面、所述下端蓋的上表面分別形成有與之對應的臺階狀槽。

10、優選地，所述開縫圓環換能器的外側沿周向均勻設置有多個所述連接件，所述連接件包括連接螺桿和螺母，所述上端蓋、所述下端蓋上對應開設有多個連接孔，所述連接螺桿的兩端分別穿過所述上端蓋、所述下端蓋與所述螺母緊固連接。

11、根據本發明提供的一種端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯的成型方法，應用于上述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，包括以下步驟：

12、步驟s1，將開縫圓環換能器、端蓋、連接螺桿、螺母、內膽內壁及內膽外壁清潔干凈，隔絕空氣干燥；

13、步驟s2，內膽內壁嵌入內膽外壁的內側中，兩者嵌套組裝形成環狀內膽；

14、步驟s3，將環狀內膽放置入開縫圓環換能器內腔中；

15、步驟s4，將上端蓋、下端蓋水平貼在已經塞入了環狀內膽的開縫圓環換能器上下端面上；

16、步驟s5，上端蓋、下端蓋通過連接螺桿連接，并使用螺母拴緊夾持，使上端蓋、下端蓋緊密夾持中間的開縫圓環換能器。

17、與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

18、1、本發明通過內膽外壁與內膽內壁內外嵌套組成環狀內膽，然后將內膽塞入溢流開縫圓環換能器內腔中，在未增大開縫圓環換能器體積情況下，合理利用了開縫圓環換能器環內空間，同時背襯空氣腔空間大小減小，較小的體積變化實現氣壓增大，耐壓性能提升；同時該結構未完全填充溢流開縫圓環換能器全部空腔空間，具備優化改進能力，可進行相應的尺寸調整，此外，也為其他設備的應用提供了放置空間。

19、2、本發明通過端蓋、換能器與內膽組裝成型，具有固定作用，可實現開縫圓環換能器與其他設備的連接、配合等工作，通過優選耐壓背襯的材料，可優化開縫圓環換能器綜合性能，加工改進容易，設計應用簡單，適用于各種直徑的溢流圓環換能器、開縫圓環換能器的應用，拓展范圍廣。

技術特征：

1.一種端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，包括：上端蓋(1)、內膽內壁(2)、內膽外壁(3)、下端蓋(4)，所述內膽內壁(2)與所述內膽外壁(3)嵌套組成環狀內膽，開縫圓環換能器(6)套設在所述環狀內膽的外側，所述上端蓋(1)、所述下端蓋(4)分別密封安裝在所述開縫圓環換能器(6)的上下端面，所述上端蓋(1)和所述下端蓋(4)通過連接件(5)緊固連接。

2.如權利要求1所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，所述環狀內膽與所述開縫圓環換能器(6)共中心軸。

3.如權利要求1所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，所述內膽外壁(3)的截面呈工字型，所述內膽外壁(3)的上下兩端均形成有垂直伸出段。

4.如權利要求3所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，所述內膽內壁(2)的上下兩端均形成有外沿部，所述外沿部與所述內膽外壁(3)的內側壁及兩個垂直伸出段均貼合設置，所述內膽內壁(2)與所述內膽外壁(3)之間形成有空氣腔。

5.如權利要求4所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，所述開縫圓環換能器(6)與所述內膽外壁(3)的外側壁及兩個垂直伸出段均貼合設置。

6.如權利要求5所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，所述內膽外壁(3)的垂直伸出段與所述內膽內壁(2)、所述開縫圓環換能器(6)均過盈配合。

7.如權利要求1所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，所述上端蓋(1)、所述下端蓋(4)的形狀、尺寸與所述環狀內膽及所述開縫圓環換能器(6)的形狀、尺寸相匹配，所述上端蓋(1)、所述下端蓋(4)分別與所述環狀內膽的上下端面貼合設置，所述上端蓋(1)、所述下端蓋(4)分別與所述開縫圓環換能器(6)的上下端面貼合設置。

8.如權利要求7所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，所述內膽內壁(2)、所述開縫圓環換能器(6)以及所述內膽外壁(3)三者的上下端面配合形成臺階狀，所述上端蓋(1)的下表面、所述下端蓋(4)的上表面分別形成有與之對應的臺階狀槽。

9.如權利要求1所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，其特征在于，所述開縫圓環換能器(6)的外側沿周向均勻設置有多個所述連接件(5)，所述連接件(5)包括連接螺桿和螺母，所述上端蓋(1)、所述下端蓋(4)上對應開設有多個連接孔，所述連接螺桿的兩端分別穿過所述上端蓋(1)、所述下端蓋(4)與所述螺母緊固連接。

10.一種端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯的成型方法，其特征在于，應用于權利要求1-9任一所述的端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯，包括以下步驟：

技術總結
本發明提供了一種端蓋封裝的開縫圓環換能器組合式耐壓背襯及成型方法，包括上端蓋、內膽內壁、內膽外壁、下端蓋，內膽內壁與內膽外壁嵌套組成環狀內膽，開縫圓環換能器套設在環狀內膽的外側，上端蓋、下端蓋分別密封安裝在開縫圓環換能器的上下端面，上端蓋和下端蓋通過連接件緊固連接。本發明通過內膽外壁與內膽內壁內外嵌套組成環狀內膽塞入溢流開縫圓環換能器內腔中，在未增大開縫圓環換能器體積情況下，合理利用了開縫圓環換能器環內空間，同時背襯空氣腔空間大小減小，較小的體積變化實現氣壓增大，耐壓性能提升；同時該結構未完全填充溢流開縫圓環換能器全部空腔空間，具備優化改進能力，也為其他設備的應用提供了放置空間。

技術研發人員：湯煉之,張睿,王艷
受保護的技術使用者：上海船舶電子設備研究所（中國船舶集團有限公司第七二六研究所）
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28