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公开(公告)号：CN113877792B
公开(公告)日：2023-01-13
申请号：CN202111137575.4
申请日：2021-09-27
Applicant: 北京信息科技大学(CN)
IPC: B06B1/06 , G10K11/168
Abstract: 本发明公开了一种基于液态金属的大面积柔性压电换能器及其表面导电处理方法，包括：柔性压电复合材料、顶部电极层、底部电极层和匹配层；顶部电极层和底部电极层分别对应设置在柔性压电复合材料的顶部和底部；匹配层与柔性压电复合材料纵向连接；匹配层阵列间隙中灌注液态金属。一方面通过设计梯形匹配层阵列，将液态金属灌注于阵列间隙，形成一种高柔性的表面导电层；另一方面在这种新型柔性压电复合材料中，为了减少声波传递过程中的能量损失，即降低声阻抗，采用密度低的环氧树脂作为柔性被动相材料。总之，本发明采用液态金属作为柔性导电层，且换能器用柔性硅膜封装，液态金属无论是液态还是固态均可发挥导电作用，保证了换能器的全柔性。
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公开(公告)号：CN111885455B
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202010673446.6
申请日：2020-07-14
Applicant: 北京信息科技大学
Abstract: 本发明涉及一种高频球形多指向性复合材料换能器，包括压电复合材料球壳，所述压电复合材料球壳包含至少两个压电复合材料球壳阵元；所述压电复合材料球壳阵元包含压电小柱阵列，所述压电小柱阵列的压电小柱之间填充聚合物。其中压电复合材料球壳阵元可以为半球壳形状或正多面体球壳形状。本发明的高频球形多指向性复合材料换能器的工作频率达到280kHz，当工作于全向模式时，可以实现空间全向接收和发射声波，对水下环境全方位、综合性、实时的高分辨率立体观测；当换能器工作于定向模式时，可以向指定方向的发射和接收声波信号，能够减少水下不同方位传感器之间的干扰，提高信号传输的安全性。
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公开(公告)号：CN108054275B
公开(公告)日：2021-11-16
申请号：CN201711317542.1
申请日：2017-12-12
Applicant: 北京信息科技大学
IPC: H01L41/083 , H01L41/33
Abstract: 本发明涉及一种非等厚匹配层压电振子及其制备方法。该非等厚匹配层压电振子包括压电材料以及覆在所述压电材料表面的非等厚匹配层。压电材料表面为平面或曲面，压电材料表面的不同位置处的匹配层厚度呈连续变化。非等厚匹配层的厚度优选为0.8λ/4～1.2λ/4。该制备方法包括：将压电材料置于非等厚灌注模具内；在非等厚灌注模具内灌注匹配层材料；灌注的匹配层材料固化成型并脱模，得到非等厚匹配层压电振子。本发明弥补了现有等厚度匹配层的换能器发射电压响应起伏较大的缺陷，能够实现换能器带宽的扩展及减小发射电压响应起伏。
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公开(公告)号：CN112221917A
公开(公告)日：2021-01-15
申请号：CN202010921907.7
申请日：2020-09-04
Applicant: 北京信息科技大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明涉及一种大功率高频定向发射水声换能器及其制备方法。该发射水声换能器包括压电复合材料、电极、匹配层、散热结构、吸声背衬；压电复合材料为1‑1‑3型压电复合材料，由压电相、被动相以及结构相构成，压电相为压电材料柱阵列，结构相为位于压电材料柱之间的刚性材料框架，被动相为位于压电相和结构相之间的柔性聚合物；散热结构为与压电复合材料中的结构相相同的刚性材料框架；吸声背衬分布于散热结构中。本发明应用具有低损耗、耐高压特性的压电材料并结合1‑1‑3型压电复合结构设计了具有高频、高指向性、大功率、低损耗及散热快等特点的发射型换能器，能够实现在海洋环境下10m距离范围内通过声波的定向能量连续传输。
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公开(公告)号：CN110519675A
公开(公告)日：2019-11-29
申请号：CN201910932578.3
申请日：2019-09-29
Applicant: 北京信息科技大学
Abstract: 本发明涉及一种水下航行器声信息电子感知皮肤及其制备方法。该电子感知皮肤包括柔性压电复合材料、电极、柔性薄膜电路、柔性匹配层以及防水透声层；采用切割-灌注工艺制备大尺寸柔性压电复合材料，利用压电相的纵向伸缩模态实现振动能量和电能之间的高效率转化，从而提高接收灵敏度；利用聚合物相来实现感知皮肤的柔性，其贴附于水下无人航行器的外表面可有效节省航行器内部空间；通过压电相与聚合物相的比例可降低复合材料密度；在边缘设计柔性拉链连接结构可以便利地拼接，实现对航行器表面的全覆盖，达到全方位探测的目的；压电复合材料所具有的有源特性使得感知皮肤在无外部供电的条件下即可感知外界信息，满足了低能耗甚至零能耗的需求。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN108493328A
公开(公告)日：2018-09-04
申请号：CN201810084952.4
申请日：2018-01-29
Applicant: 北京信息科技大学
IPC: H01L41/08 , H01L41/04 , H01L41/23 , H01L41/053 , H01L41/113
Abstract: 本发明涉及一种基于剪切振动和弯张振动的压电振子、弯张换能器及其制作方法。本发明突破传统1-3型压电复合材料换能器应用d33模态的限制，选用具有更高压电常数和机电耦合系数的d15模态来充当振动元，同时克服d15模态产生剪切振动的弱点，将其剪切振动通过特殊的结构设计转化为弯张外壳上下表面的弯张振动，以此来达到应用剪切振动模态产生横波的目的，并制作低频高功率小尺寸换能器，满足水下远距离通信、探测等需求。在水声领域，该基于剪切振动和弯张振动的压电振子能够提高声呐系统的作用距离以及探测精度，为军事探测、预警、民用航海、捕鱼等提供有效帮助。
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公开(公告)号：CN103841499B
公开(公告)日：2017-10-13
申请号：CN201410062293.6
申请日：2014-02-24
Applicant: 北京信息科技大学
Abstract: 本发明提供一种施加预应力的叠堆压电圆管换能器，包括内衬管，套装在所述内衬管外部的叠堆多层压电圆管，以及对所述叠堆多层压电圆管施加预应力的装置。本发明采用多个叠堆压电圆管叠堆，振子的振动为多个圆管径向振动的迭加，以提高换能器的灵敏度；由于各圆管的半径不等，各管的谐振频率不同，使得换能器振动系统存在多种振动模态，可扩展换能器的工作频带；应用柱状圆管的结构，使换能器可获得水平全向的波束指向性；采用玻璃纤维缠绕叠堆压电圆管，施加预应力提高压电换能器可承载功率，进而提高换能器的可靠性。
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公开(公告)号：CN104393164B
公开(公告)日：2017-05-17
申请号：CN201410573671.7
申请日：2014-10-23
Applicant: 北京信息科技大学
Abstract: 本发明涉及一种1‑1‑3型压电复合材料及其制备方法，属于压电复合材料技术领域。该压电复合材料包括压电单晶晶柱、柔性聚合物和刚性聚合物。其中压电单晶晶柱呈周期性规律的排列，柔性聚合物紧紧包裹单晶晶柱，刚性聚合物内衬于柔性聚合物中，以构成三维网格结构起到支撑作用，使其稳定性和耐冲击性更强。通过上述结构，使得该复合材料既保持单晶的强压电性能，又减小了基元间的横向耦合，同时还可以降低声阻抗，使其同时具有高机电耦合系数(≥0.9)、阵元间振动耦合小以及机械和温度稳定性高的优点，是一种理想的制备大功率水声换能器阵的敏感元件。
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公开(公告)号：CN105047811A
公开(公告)日：2015-11-11
申请号：CN201510289652.6
申请日：2015-05-29
Applicant: 北京信息科技大学
IPC: H01L41/083 , H01L41/277
Abstract: 本发明涉及一种基于不同厚度的压电材料层的叠堆压电换能器，压电材料层优选采用压电复合材料，如1-3型压电复合材料等，或者是压电陶瓷、压电单晶等传统压电材料。本发明的叠堆的压电材料振子，由于各压电材料层的厚度不同，各压电材料层的谐振频率不同，使得叠堆的压电材料振子存在多种模态即多个谐振频率。通过合理设计各压电材料层的厚度，使压电振子中各压电材料层的谐振频率相互靠近并耦合，在较宽的频率范围内同时工作，可以使其组合频率响应不产生间断和过深的凹谷，在这一频带内将形成复合多模振动，即能有效地拓展换能器的工作带宽，实现高频、宽带地收发声波。
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公开(公告)号：CN105047188A
公开(公告)日：2015-11-11
申请号：CN201510408592.5
申请日：2015-07-13
Applicant: 北京信息科技大学
IPC: G10K9/122
Abstract: 本发明涉及一种带匹配层的压电复合材料高频换能器。该换能器包括一压电复合材料层以及贴覆该压电复合材料层的匹配层；所述匹配层包含铝粉；所述压电复合材料层和所述匹配层的两个谐振频率相互靠近并耦合。所述匹配层还包含环氧树脂、韧化剂和固化剂，其中铝粉作为填料，环氧树脂、韧化剂、固化剂作为基体。通过调节匹配层的厚度和声阻抗，使两个谐振频率相互靠近并耦合，匹配层的厚度优选为1/4声波波长，匹配层中铝粉的质量分数优选为45％。本发明通过在压电陶瓷复合材料上添加匹配层，并使其产生多模态耦合，能够有效的拓展高频换能器的带宽。
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