[發明專利]可用于深水水下的同振式矢量接收器

有效

• 申請號: 201110301913.3
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102353444A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 陳洪娟;張虎;鄒亮;楊松濤;王文芝;靳建嘉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種水下接收器，具體地說是在深水環境下工作的具有中性浮力的接收器。

背景技術

水下接收器，通常稱作水聽器，它可以接收到在水下聲場中傳播的聲信號。根據接收到的聲信號不同可以分為聲壓水聽器和矢量水聽器，聲壓水聽器能夠獲取水下聲場中傳播的聲壓信號；矢量水聽器能夠獲取水下聲場中傳播的矢量信號，包括質點位移、加速度、速度以及聲壓梯度等信號。

矢量水聽器，國外通常也稱作水下矢量信號接收器，根據工作機理不同分為壓差式和同振式兩種類型，是近十年來國內水聲領域十分關注的新型水聲換能器件之一。與經典的聲壓水聽器相比，同振式矢量水聽器具有更高的低頻靈敏度、更理想的低頻余弦指向特性和小巧的體積、較輕的質量(在水下基本呈中性浮力)，因此在水聲工程各個方面得到廣泛的應用，特別是聲納浮標。

隨著矢量水聽器應用需求的不斷迫切，矢量水聽器的研制工作得到迅速發展。目前，國內在矢量水聽器的研究方面已經基本實現系列化：頻率范圍從幾Hz到十幾kHz甚至更高、靈敏度從-210dB～-170dB甚至更高、平均密度已經接近水介質密度1000kg/m3甚至更低，被測物理量包括速度、加速度以及聲壓梯度，外形尺寸大到200～300mm、小到30～40mm甚至更小，形狀有三維球形、二維柱形以及一維圓盤等(參見陳洪娟.矢量傳感器.哈爾濱工程大學出版社，2006；楊德森.矢量水聽器原理及應用引論.科學出版社，2009)。

但在國內，如上所述目前研制的矢量水聽器應用深度一般只有幾百米(不超過10MPa)。隨著海洋資源開發與遠洋戰略的不斷發展，國內外深海探測儀器設備的需求越來越多、越來越迫切。作為一種具有巨大應用潛力與優勢的新型水下接收器——矢量水聽器，目前國內只有能夠在1000m深水環境下工作的樣品(參見楊松濤.深水矢量水聽器的研制[D].哈爾濱工程大學，2010)。

國外在深水矢量水聽器的研制和應用領域，美國一直處于世界領先水平。比如，1988年，美國海軍的Richard?G.Adair，John?A.Orcutt和William?E.Farrell帶領研究小組在南太平洋5.5千米處成功應用矢量水聽器作為接收設備進行了水下聲學測試并對接收的矢量信號進行了相關的處理，表明該小組所應用的矢量水聽器可以承受至少55MPa的靜水壓(參見：RICHARD?G.ADAIR，JOHN?A.ORCUTT，AND?WILLIAM?E.FARRELL.Infrasonic?Seismic?and?Acoustic?Measurements?in?the?Deep?Ocean.IEEE?JOURNAL?OF?OCEANIC?ENGINEERING，VOL.13，NO.4，OCTOBER?1988)；1995年，美國加利福尼亞海洋環境大學斯克利普斯研究所的Peter?F.Worcester等人在其開展的海洋環境監測項目(ATOC)中，通過在深度超過2000米的海底放置垂直矢量水聽器線陣來提取海洋環境數據，每條線陣安置40個水聽器，在更早的1994年1-2月間，這些研究人員還曾對矢量水聽器陣元進行過單獨的校準測定(參見：Peter?F.Worcester，Kevin?R.Hardy，David?Horwitt，and?Douglas?A.Peckham.A?DEEP?OCEAN?DATA?RECOVERY?MODULE.)；美國俄勒岡州立大學、北加利福尼亞州立大學和隸屬于美國國家海洋大氣委員會的太平洋環境實驗室的研究人員在太平洋南緯21度25分12.6秒，西經176度12分45.5秒處水深500-1500米區間開展了海底水文信息探測，所用設備為垂直三元矢量線陣，實驗于2009年12月至2010年4月歷時5個月，成功的收集到該水域的海洋聲場信息(參見：H.Matsumoto，D.Bohnenstiehl，R.P.Dziakl，L.Williams，R.Gliege，C.N.Meinig?and?P.Harben.A?Vertical?Hydrophone?Array?Coupled?via?Inductive?Modem?for?Detecting?Deep-Ocean?Seismic?and?Volcanic?Sources)。