基于类 1-3-2 型压电复合材料高频水声相控阵换能器研究

对基于类1-3-2型压电复合材料的高频相控阵换能器进行了理论分析和实验研究.通过切割与填充去耦材料制作类1-3-2型压电复合材料,并对类1-3-2型压电复合材料的基元进行布阵,在二维方向上形成4个子阵.通过对子阵适当相移,抑制主瓣和保留栅瓣,在空间上形成所需的发射与接收波束.实现了通过一个多元平面阵列形成4个所需的指向性波束,测速时避免了声学补偿.与传统使用4个活塞型收发换能器形成指向性波束的方法相比,相控阵换能器的几何尺寸显著减小.研究结果表明,基于类1-3-2型压电复合材料高频水声相控阵换能器具有高发射响应,宽频带,波束一致性好,结构紧凑,制作工艺简单可靠等优点.     

1—3型压电复合材料的机械品质因素

采用切割—填充法制作1—3型压电复合材料，PZT—5A作为压电相，改性618环氧树脂作为聚合物相。研究了1—3型压电复合材料的机械品质因素Qm值与压电相的体积分数及形状参数的关系。压电相的体积分数及形状参数优选后的1—3型压电复合材料可获得较低的机械品质因素Qm值，其值可达10，谐振频率可达850kHz，频带宽度可达86kHz。