[實用新型]高靈敏度中頻矢量水聽器

有效

• 申請號: 202022608876.8
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN214200363U
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 程啟航;俞思源;姚紀元;孫好廣;伍恒飛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本實用新型公開了一種高靈敏度中頻矢量水聽器，包括電路板、水密層和五個彎曲圓盤振子，電路板呈十字型，五個彎曲圓盤振子由中心位置的彎曲圓盤振子和周圍的四個彎曲圓盤振子組成，彎曲圓盤振子由壓電陶瓷片A、壓電陶瓷片B和襯板構成，極化方向相同的壓電陶瓷片A，壓電陶瓷片B通過導線串聯，每兩個彎曲圓盤振子通過電路板焊接構成一個矢量通道，聲壓通道由中心位置的彎曲圓盤振子構成。本實用新型的有益效果為：本實用新型在矢量水聽器有較小尺寸要求的前提下，保證其有相對高的靈敏度，在矢量水聽器尺寸和聲學性能之間尋求一種優化平衡。本實用新型設計的矢量水聽器主要優點為結構形式簡單，并具有抵消加速度影響的性能。

技術領域

本實用新型涉及水聽器領域，主要是一種高靈敏度中頻矢量水聽器。

背景技術

“雙聲壓型”矢量水聽器以傳統的聲壓水聽器為基礎，結構簡單，原理清晰，但是受其工作原理的制約(k△r1)，工作頻帶較窄，接收靈敏度較低，特別是在低頻(小于1kHz)。

(1)工作原理

“雙聲壓型”矢量水聽器是由兩只復數靈敏度(幅值及相位的頻率響應)相同的聲壓水聽器組合而成，水聽器間距遠小于波長，利用有限差分近似，由兩只聲壓水聽器的輸出電壓差值推算出兩只水聽器中心點處的聲壓梯度。

“雙聲壓型”矢量水聽器余弦指向性受k△r1的條件限制，這就要求構成矢量水聽器的波尺寸要很小，才能保證較好的余弦指向性。在聲壓水聽器選定的情況下(聲壓水聽器靈敏度為定值)，兩只聲壓水聽器之間的距離與矢量水聽器的靈敏度成正比，與方向性的余弦程度成反比，既要保證矢量水聽器有較小的尺寸，又要有相對高的靈敏度，需要在水聽器尺寸和聲學性能尋求一種優化平衡。

(2)常用的設計方法

典型的雙聲壓型壓差式矢量水聽器一般采用雙迭片作為敏感元件，這種水聽器結構簡單，工藝可靠，在水下不承受靜壓力，因此可以做成薄片，有利于提高低頻段靈敏度。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種高靈敏度中頻矢量水聽器，應用于新型浮標聲納項目中的主動定向聲納浮標中，矢量水聽器最大線性尺寸為120mm，應用頻率范圍4.6kHz～6.4kHz，矢量通道聲壓靈敏度級為-191.5dB(在4.6kHz處)，同時在結構上具有較好的適裝性。

本實用新型的目的是通過如下技術方案來完成的。一種高靈敏度中頻矢量水聽器，包括電路板、水密層和五個彎曲圓盤振子，電路板呈十字型，五個彎曲圓盤振子由中心位置的彎曲圓盤振子和周圍的四個彎曲圓盤振子組成，彎曲圓盤振子由壓電陶瓷片A、壓電陶瓷片B和襯板構成，極化方向相同的壓電陶瓷片A，壓電陶瓷片B通過導線串聯，每兩個彎曲圓盤振子通過電路板焊接構成一個矢量通道，聲壓通道由中心位置的彎曲圓盤振子構成，通過聚氨酯或者其他透聲材料真空灌注，進行水密形成水密層。

所述的彎曲圓盤振子采用空氣背襯式，一組凹凸板粘接后形成帶空氣腔的襯板，通過定位夾具和加力夾具分別將一片壓電陶瓷片A的正極和壓電陶瓷片B的負極粘接在襯板的上下表面，壓電陶瓷片A、壓電陶瓷片B和襯板粘接后構成一個彎曲圓盤振子，通過常溫環氧膠將五個彎曲圓盤振子粘接在十字型的電路板上，固化后將彎曲圓盤振子的引線與電路板焊接。

所述的壓電陶瓷片A，壓電陶瓷片B的極化方向為厚度極化。

所述的凹凸板采用鋁合金。

本實用新型的有益效果為：本實用新型在矢量水聽器有較小尺寸要求的前提下，保證其有相對高的靈敏度，在矢量水聽器尺寸和聲學性能之間尋求一種優化平衡。本實用新型設計的矢量水聽器最大線性尺寸為120mm，具有較小的尺寸，并且在工作頻帶4.6kHz～6.4kHz內，具有良好的余弦指向性，偶極子方向性的不對稱性小于±1dB，偶極子方向性的歸零深度大于14dB，在4.6kHz處靈敏度大于-192dB；本實用新型設計的矢量水聽器主要優點為結構形式簡單，并具有抵消加速度影響的性能。