[發明專利]非對稱式結構三維同振球形矢量水聽器

無效

• 申請號: 200810064916.8
• 申請日: 2008-07-14
• 公開（公告）號: CN101319932A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 陳洪娟;張虎;楊赟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01H3/00
• 分類號: G01H3/00;G01H5/00;H04R1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種水下信號接收裝置，具體地說是一種三維同振球形矢量水聽器。

(二)背景技術

矢量水聽器是一種新型水下接收換能器，它可以空間共點、時間同步測得聲場中某點處的聲壓和質點振速，或聲壓和質點加速度，或聲壓和聲壓梯度等水下聲場中的標量和矢量信息。矢量水聽器根據工作原理不同，可分為兩大類：壓差式矢量水聽器和同振式矢量水聽器。目前在水聲工程各領域中得到廣泛應用的是同振式矢量水聽器，特別是在低頻段(低于1000Hz)。

《應用聲學》，2001，20(4)：15-20中刊登的名稱為“三維同振球型矢量水聽器的特性及其結構設計”的文章中，公開了一種三維同振球型矢量水聽器，同時指出三維同振球形矢量水聽器設計中要求：1、三個通道軸嚴格保持正交幾何關系；2、球體本身的平均密度接近于水的密度且質量分布均勻；3、球體的幾何中心與其重心嚴格重合；4、三個通道具有相同的聲相位中心。因此，通常三維同振球形矢量水聽器設計時采用對稱式結構，即在三個正交通道上每個通道對稱放置兩只振動傳感器，且六只振動傳感器均勻分布在一個球面上，以保證滿足上述條件，所以采用對稱式結構設計的三維同振球形矢量水聽器內部需要六只振動傳感器，而且對每一對配對傳感器的相位一致性要求很嚴格，否則由于兩只配對傳感器相位不一致會導致該通道靈敏度與相位特性與其他通道不一致，主要是影響工作頻帶，會使工作頻帶變窄，這種結構不僅會使同振式矢量水聽器的設計成本很高，質量大密度高，而且性能不穩定。另外，同振式矢量水聽器設計中內部放置的振動傳感器數目越多，接線越復雜，相應的連接電纜越粗，從而對同振式矢量水聽器的工作姿態影響越大，性能越不穩定。如果采用內置電路的振動傳感器作為矢量水聽器內部振子，則振動傳感器數目越多，所需要連接的信號調理器越多，后續的處理電路越復雜?？傊?，采用對稱結構設計的三維同振式矢量水聽器密度高、成本高、幅頻與相頻特性一致性差、結構復雜、接口繁瑣，從而影響其工程應用，特別是在矢量水聽器成陣技術中的應用。為避免上述問題，目前在許多場合，特別是矢量水聽器陣中，廣泛采用二維柱形同振式矢量水聽器。例如：《應用聲學》，2006，25(6)：328-333中刊登的“中頻小型矢量水聽器設計研究”，《應用聲學》，2005，24(2)：119-121中刊登的“二維同振柱形組合矢量水聽器”等中公開的技術方案等。在這些二維柱形同振式矢量水聽器的結構設計中，每個通道只采用一只振動傳感器作為內部振子，這樣避免了由于配對傳感器相位不一致帶來的問題，但是內部結構仍然是對稱結構，只不過此結構中兩個正交通道不在同一個平面上，因此嚴格講這兩通道不具有相同的聲相位中心。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種可大大降低了水聽器的整體質量，使水聽器整體平均密度大幅降低，提高了測量精度，能改善水聽器的相位特性的非對稱式結構三維同振球形矢量水聽器。

本發明的目的是這樣實現的：它包括上下兩個半球殼、輸出電纜和核心振子，所述的核心振子由安裝在中心質量塊上的三只壓電加速度計組成，核心振子安裝在支撐法蘭盤內部，支撐法蘭盤通過螺栓和密封圈夾在上下兩個半球殼中間。

本發明還可以包括：

1、所述的支撐法蘭盤上帶有懸掛環，懸掛環等間距分布。

2、所述的中心質量塊是具有大質量的中心質量塊，三只壓電加速度計分別沿X、Y、Z三個坐標軸的正向或反向非對稱安裝在具有大質量的中心質量塊上，且三只壓電加速度計的幾何中心在同一個球面上，該球面的球心是中心質量塊的重心。

3、中心質量塊上沿水平正交方向分布有四個扁平翼型連接件，連接件上有螺孔，中心質量塊通過該螺孔中的螺栓固定在有同樣螺孔的支撐法蘭盤的相應位置上。