[發明專利]一種二維四極子指向性水聽器

有效

• 申請號: 201310201405.7
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103308141B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 楊德森;孫心毅;洪連進;時潔
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01H3/00
• 分類號: G01H3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種具有工作頻帶可變，可同步共點測量聲壓、聲壓梯度和聲壓二階梯度的二維四極子指向性水聽器。

背景技術

四極子指向性水聽器是一種能夠同步共點測量水中聲壓、聲壓梯度以及聲壓二階梯度的傳感器，水質點的聲壓梯度與水質點振速、振動的位移和加速度等矢量可以相互換算，水質點的聲壓二階梯度則與水質點振速梯度、振動位移梯度和加速度梯度等并矢量可以相互轉換。四極子指向性水聽器相比矢量水聽器具有更尖銳的指向性和更高的指向性指數，其中縱向四極子指向性圖的-3dB波束寬度為65°，橫向四極子指向性圖額-3dB波束寬度為45°，而矢量水聽器偶極子指向性圖的-3dB波束寬度為90°，四極子指向性水聽器組合指向性圖（聲壓、聲壓梯度及聲壓二階梯度加權求和的歸一化指向性）的-3dB波束寬度最小可達65°，指向性指數9.5dB，而目前廣泛應用的矢量水聽器的組合指向性圖-3dB波束寬度最小只能達到104°，指向性指數6dB。因此，四極子指向性水聽器在目標的探測與定位等領域具有很廣闊的應用前景。

目前已公開的具有四極子指向性的水聽器并不多見，這類具有高指向性的水聽器為了達到測量聲壓二階梯度的目的采用了數目眾多的傳感器，致使水聽器結構復雜，可靠性差。另外，采用差分近似原理設計的四極子指向性水聽器工作頻帶受到傳感器間距和滿足測量誤差的限制，導致工作頻帶較窄。申請號201210414957.1三維水聽器雖然簡化了傳感器的個數，但給水聽器提供彈性懸掛的框架結構非常復雜，在水下的散射影響較大，且聲波頻率越高散射作用越強，因此限制了水聽器的上限工作頻率。專利號US6697302B1高指向性聲接收器，同樣簡化了傳感器數目，但膠狀彈性支撐結構密度的不均勻性以及膠體內部可能存在的氣泡給水聽器周圍聲場增加了許多不確定性，且水聽器整體灌封，內部個別敏感元件損壞無法更換，只能廢棄，成本較高。因此，本發明設計制作了一種結構更為簡單，水聽器工作頻帶可調，能夠同步共點測量水下聲壓、聲壓梯度以及聲壓二階梯度的二維四極子指向性水聽器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構更簡單、工作頻帶更靈活、指向性更為銳化的二維指向性水聽器。

本發明的目的是這樣實現的：

二維四極子指向性水聽器，包括二維復合矢量水聽器、兩個透聲蓋板，上下兩個透聲蓋板組成二維四極子指向性水聽器的框架，二維復合矢量水聽器安裝于透聲蓋板之間。

透聲蓋板呈十字形。

由四個二維復合矢量水聽器分別安裝于呈十字形框架的端部。

透聲蓋板的板體上安裝有掛鉤，二維復合矢量水聽器上也安裝有掛鉤，二維復合矢量水聽器的掛鉤與透聲蓋板的掛鉤之間由彈性連接件連接在一起。

透聲蓋板的板體上均勻分布有可安裝掛鉤的螺紋孔。

二維四極子指向性水聽器的框架由等長雙頭螺柱和六角法蘭面螺母在透聲蓋板的邊緣配合組裝構成。

透聲蓋板的中心有水聽器出線通孔，水聽器出線通孔的周圍均勻分布連接測量系統的螺紋孔。

透聲蓋板由玻璃增強塑料構成。

本發明的有益效果在于：

本發明僅利用四只二維復合矢量水聽器就可以測量水中的聲壓、聲壓梯度兩個分量和聲壓二階梯度四個分量，結構簡單，框架透聲性能良好，對水下聲場影響較小。復合矢量水聽器間距可調，使四極子指向性水聽器適用于不同的工作頻帶。

附圖說明

圖1是二維四極子指向性水聽器空間結構圖；

圖2是二維四極子指向性水聽器敏感元件空間分布圖；

圖3是復合矢量水聽器結構示意圖；

圖4是蓋板結構示意圖；

圖5是二維四極子指向性水聽器的組合框架圖；

圖6是二維四極子指向性水聽器的縱向四極子指向性；

圖7是二維四極子指向性水聽器的橫向四極子指向性。

具體實施方式

二維四極子指向性水聽器，包括帶有聲壓通道的二維復合矢量水聽器和剛性連接的兩塊透聲蓋板，將二維復合矢量水聽器兩兩對稱懸掛在透聲蓋板中。

二維復合矢量水聽器為4個，其中除了包含兩個振速通道還復合了聲壓通道，以直角坐標系為參考，復合矢量水聽器布放于x軸和y軸的兩側，以坐標原點為對稱。

同軸向的二維復合矢量水聽器的間距遠小于聲波波長。

蓋板由透聲性能較好、有一定結構強度的材料制成，例如玻璃增強塑料。

下面結合附圖對本發明做進一步描述。