科技成果——多模复合材料压电元件及其换能器

科技成果——多模复合材料压电元件及其换能器
技术开发单位北京信息科技大学
适用范围水声和超声探测
成果简介
本项目针对水中通讯、导航、探测等声呐系统对换能器带宽提出的要求，重点解决了换能器内核心敏感元件的带宽问题，创新性地采用低品质因数结合多模振动耦合的宽带技术，以陶瓷、树脂、橡胶三相材料复合，突破传统复合材料等高切割的制备方法，研制出新一代的多模复合材料元件，并应用该元件研制宽带水声换能器阵，实现了换能器阵的宽带特性。

多模压电复合材料元件由于采用多模耦合结合低机械品质因数的宽带技术，其研制样品具有谐振频带宽，机电耦合系数高，机械品质因数低，声阻抗易于与水和空气匹配等特点，可广泛应用于水声和超声探测领域。

主要技术指标
项目应用弧形元件设计、研制出圆弧换能器阵样机、实现了宽频带（＞30kHz）、宽波束开角（＞85°）收发声信号的功能。

效益分析
多模压电复合材料元件由于采用多模耦合结合低机械品质因数的宽带技术，其研制样品具有谐振频带宽，机电耦合系数高，机械品质因数低，声阻抗易于与水和空气匹配等特点，可广泛应用于水声和超声探测领域。

在水声领域多模压电复合材料元件及其换能器可用于海洋声学
断层分析，确定全球海洋的二维、三维温度及海流分布图，以进行海洋开发与利用。

此外还可用于海洋通讯、探测、定位，回声探深、海底地质考察、石油勘探与开采、遥测遥感、沉船打捞、海洋捕鱼等方面。

在超声领域多模压电复合材料元件及其换能器可用于超声无损检测，医疗超声成像等，如管道泄漏检测，结构件的缺损检测，B型超声探头等。

目前多模压电复合材料元件已提供中国科学院声学研究所和常州超科无损检测器材有限公司用于深水探测和超声无损检测，已产生直接和间接效益60万元。

具有良好的经济和社会效益。

应用情况
压电复合材料换能器已提供中国船舶重工集团公司第750试验场使用，换能器的性能满足了系统的设计要求。