[實用新型]一種深水水聽器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720593195.4
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN207050845U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 強明明;張朋;于一鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 西安思坦測控技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08;G01V1/18
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司61211
• 代理人: 倪金榮

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種檢波器，具體涉及一種深水水聽器。

背景技術(shù)

壓電效應(yīng)是指，當(dāng)沿一定方向?qū)δ承┙橘|(zhì)施力使其變形時，介質(zhì)內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，使其兩個表面產(chǎn)生數(shù)量相等符號相反的電荷，即產(chǎn)生了電動勢。水聽器正是利用這種壓電效應(yīng)，將水聲信號轉(zhuǎn)換成了電信號。

隨著石油工業(yè)和電子工業(yè)的發(fā)展，世界石油的使用量日趨增加，石油資源勘探成為石油工業(yè)的先行產(chǎn)業(yè)。地球海陸比例較大，因此海洋石油勘探成為現(xiàn)代石油勘探主要目標(biāo)。在石油的地球物理勘探中，淺海水聽器探測是野外采集工作的第一環(huán)節(jié)，也是海洋石油勘探儀器中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。水聽器探測作為海洋石油勘探的第一道工序，對勘探數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量起到十分重要的作用。隨著現(xiàn)代海洋石油勘探不斷向深層發(fā)展，亟需一種工作水深能達到500米的水聽器。

水聽器大致分有源和無源兩種，目前勘探上使用的無源型水聽器使用方便，不需要電源和外圍電路，但探測方向性不好、很難達到超過100米工作水深。普通海洋勘探中使用的水聽器由四個壓電陶瓷三疊片組成，每兩個陶瓷片組成一個共鳴腔，四個壓電陶瓷之間采用兩串兩并的組合方式。陶瓷后端采用變壓器進行阻抗匹配。壓電陶瓷越薄其靈敏度越大，為了提高接收靈敏度，一般壓電陶瓷片的厚度在毫米以下，這種壓電陶瓷片受到壓力容易產(chǎn)生裂紋，從而導(dǎo)致水聽器損壞，而這也正是其工作深度很難提高的主要原因，為了保證可靠性，最大工作深度只有70m，難以滿足水深能達到500米的需求。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有陶瓷片制成的水聽器在深水環(huán)境中工作易損壞的缺陷，而提供一種深水水聽器。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案是：一種深水水聽器，包括水聽器本體、密封插頭和電荷放大電路，上述水聽器本體包括下端蓋、聚氨酯外護套、固定海綿、上端蓋和壓電陶瓷管單元；固定海綿設(shè)置在聚氨酯外護套內(nèi)，所述壓電陶瓷管單元置于固定海綿中；聚氨酯外護套內(nèi)部充滿硅油；聚氨酯外護套的兩端分別與下端蓋和上端蓋密封連接；上述壓電陶瓷管單元包括壓電陶瓷管護殼、下堵頭、壓電陶瓷管、上堵頭和接線端子；壓電陶瓷管護殼為桶形，一端為開口，另一端設(shè)有底板；壓電陶瓷管安裝在壓電陶瓷管護殼內(nèi)，壓電陶瓷管的兩端分別固定安裝下堵頭和上堵頭，下堵頭與所述底板固定連接，接線端子固定連接在上堵頭上；壓電陶瓷管的外壁與上述壓電陶瓷管護殼之間填充聚氨酯。上述密封插頭和電荷放大電路設(shè)置在水聽器本體外部，密封插頭的一端與上端蓋固定連接，密封插頭通過導(dǎo)線與上述接線端子連接；密封插頭的另一端連接電荷放大電路。

上述壓電陶瓷管單元為兩個，兩個壓電陶瓷管單元沿壓電陶瓷管護殼中心軸線上下對稱設(shè)置且并聯(lián)連接，并且兩個壓電陶瓷管單元分別進行單獨的極化，工藝簡單。

為提高深層低頻信號的接收能力，使水聽器具有足夠的帶寬，同時使抗干擾性進一步增強、提高信噪比，上述電荷放大電路采用差分輸入、輸出方式的電荷放大電路進行阻抗匹配和放大。

為提高密封性能，上端蓋、下端蓋分別與聚氨酯外護套之間采用超聲波焊接。

為便于聚氨酯外護套內(nèi)部充滿硅油，下端蓋中心開設(shè)通孔。

工作過程：將深水水聽器放入水中，所述深水水聽器測量水中的聲波信號，所述的壓電陶瓷管單元由于受到聲波壓力的作用發(fā)生壓電效應(yīng)，則深水水聽器利用壓電換能原理將檢測到的聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過采用差分輸入差分輸出工作模式的電荷放大電路將電信號輸出。采用本實用新型選用的壓電陶瓷單元，以及采用差分方式電荷放大電路進行阻抗匹配，從源頭上降低了水聽器的噪聲。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、普通海洋勘探水聽器采用壓電陶瓷片，在與陶瓷片垂直的方向上靈敏度最大，而與陶瓷片平行方向上的靈敏度明顯變差，而本實用新型舍棄傳統(tǒng)壓電陶瓷片共鳴腔的結(jié)構(gòu)，將以往海洋勘探水聽器經(jīng)常采用的壓電陶瓷片改為了壓電陶瓷管，使得水聽器各個方向上的接收靈敏度保持一致，具有了更好的方向性。相對于常用石油勘探采用的片狀壓電陶瓷，本實用新型采用的管狀壓電陶瓷單元，諧振頻率較高，在1000Hz以下時，具有平坦的阻抗特性，便于接收淺層、薄層的高頻弱信號，具有很好的采集能力。

采用的壓電陶瓷管外部填滿硅油，工作在水中時，聚氨酯外護套對陶瓷管起保護作用，使陶瓷不會被環(huán)境壓力壓裂。同時硅油可以將水聲信號耦合至壓電陶瓷管，經(jīng)試驗，這種結(jié)構(gòu)工作水深可達500m，極大提升了海洋勘探水聽器的工作水深。

2、采用兩只并聯(lián)的壓電陶瓷管，有效提高了抗干擾能力。