[發(fā)明專利]對(duì)稱式布局的IEPE加速度傳感器及矢量水聽器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310100408.5
• 申請(qǐng)日: 2023-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN116338244A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛松;付昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海船舶電子設(shè)備研究所（中國船舶集團(tuán)有限公司第七二六研究所）
• 主分類號(hào): G01P15/09
• 分類號(hào): G01P15/09;G01H11/08
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 王丹東

本發(fā)明提供了一種對(duì)稱式布局的IEPE加速度傳感器及矢量水聽器，包括前置調(diào)理放大電路、圓筒外殼以及兩個(gè)壓電基元，所述前置調(diào)理放大電路設(shè)置在所述圓筒外殼的中部；所述兩個(gè)壓電基元分別安裝于圓筒外殼的上端與下端，且相對(duì)于所述前置調(diào)理放大電路所在平面呈對(duì)稱安裝。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，采用對(duì)稱式壓電基元，本身具有對(duì)稱式結(jié)構(gòu)，只需單個(gè)加速度傳感器即可實(shí)現(xiàn)矢量水聽器的對(duì)稱式布局，且針對(duì)目前對(duì)稱式加速度傳感器中常見的由一對(duì)壓電基元共用質(zhì)量塊的情況，在一對(duì)壓電基元各自設(shè)置獨(dú)立的質(zhì)量塊，減小了裝配難度，降低了對(duì)外殼剛性的要求，并為前置調(diào)理放大電路預(yù)留了裝配空間，本發(fā)明采用內(nèi)置的前置調(diào)理放大電路，可提高靈敏度并抑制干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及加速度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種對(duì)稱式布局的IEPE加速度傳感器及矢量水聽器，尤其是一種適用于矢量水聽器的對(duì)稱式布局的IEPE加速度傳感器及矢量水聽器。

背景技術(shù)

加速度傳感器是矢量水聽器的核心拾振元件，隨著矢量水聽器越來越受到重視，加速度傳感器也需要結(jié)合矢量水聽器設(shè)計(jì)時(shí)的實(shí)際需求進(jìn)行改進(jìn)。

為改善矢量水聽器的指向性，設(shè)計(jì)時(shí)需保證矢量水聽器結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，通常的方法是使用一對(duì)相同的加速度傳感器關(guān)于矢量水聽器聲中心對(duì)稱放置。但這種設(shè)計(jì)方法需要使用兩倍數(shù)量的加速度傳感器，增加了矢量水聽器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。針對(duì)這一情況，業(yè)內(nèi)研究人員設(shè)計(jì)了本身具有對(duì)稱性的加速度傳感器。如2009年武甜甜采用共用質(zhì)量塊的方式設(shè)計(jì)了一款對(duì)稱式結(jié)構(gòu)的一體化壓電加速度傳感器，能以單個(gè)加速度傳感器實(shí)現(xiàn)中心對(duì)稱設(shè)計(jì)，但這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且對(duì)外殼剛度要求高，制作難度同樣較大。

為提高靈敏度，增強(qiáng)壓電加速度傳感器的抗干擾能力，需要在壓電加速度傳感器內(nèi)部安裝前置調(diào)理放大電路，對(duì)壓電元件產(chǎn)生的原始電信號(hào)進(jìn)行匹配、放大。這種內(nèi)裝電路的壓電加速度傳感器也被稱為IEPE(Integral?Electronics?Piezoelectric)加速度傳感器。現(xiàn)有技術(shù)中還未存在對(duì)稱式布局的IEPE加速度傳感器。

公開號(hào)為CN111735531A的專利文獻(xiàn)公開了一種小型化MEMS電容式復(fù)合同振型矢量水聽器，屬于水聲信號(hào)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，其包含MEMS電容式加速度計(jì)、固定芯子、垂直懸掛桿、壓電陶瓷環(huán)、透聲密封殼體、圓錐螺旋彈簧；MEMS電容式加速度傳感器正交安裝在固定芯子中；垂直懸掛桿貫穿整個(gè)固定芯子；壓電陶瓷環(huán)套在固定芯子外部；所述透聲密封殼體通過灌封工藝覆蓋在壓電陶瓷環(huán)的外部。圓錐螺旋彈簧與垂直懸掛桿連接，將水聽器懸掛在固定支架上使用。該發(fā)明縮小水聽器體積同時(shí)，能夠檢測(cè)水下相同位置的聲壓信號(hào)和振速信號(hào)，提高信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，結(jié)構(gòu)簡單，一致性好，可靠性高。但是該方案中為改善矢量水聽器的指向性，使用了一對(duì)相同的加速度傳感器關(guān)于矢量水聽器聲中心對(duì)稱放置，增加了矢量水聽器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)稱式布局的IEPE加速度傳感器及矢量水聽器。

根據(jù)本發(fā)明提供的對(duì)稱式布局的IEPE加速度傳感器，包括前置調(diào)理放大電路、圓筒外殼以及兩個(gè)壓電基元，所述前置調(diào)理放大電路設(shè)置在所述圓筒外殼的中部；

所述兩個(gè)壓電基元分別安裝于圓筒外殼的上端與下端，且相對(duì)于所述前置調(diào)理放大電路所在平面呈對(duì)稱安裝。

優(yōu)選地，所述壓電基元包括基座、縱向極化壓電圓環(huán)、電極片、質(zhì)量塊以及緊固螺釘；

所述縱向極化壓電圓環(huán)為兩個(gè)，兩個(gè)縱向極化壓電圓環(huán)沿縱向同軸設(shè)置并形成并聯(lián)，所述電極片設(shè)置在兩個(gè)縱向極化壓電圓環(huán)之間，位于下側(cè)的縱向極化壓電圓環(huán)設(shè)置在基座上，位于上側(cè)的縱向極化壓電圓環(huán)上設(shè)置有質(zhì)量塊；

所述緊固螺釘依次穿過基座、下側(cè)的縱向極化壓電圓環(huán)、電極片以及上側(cè)的縱向極化壓電圓環(huán)并與質(zhì)量塊螺紋連接，用于將縱向極化壓電圓環(huán)與電極片壓緊在基座上。

優(yōu)選地，所述基座采用金屬材質(zhì)；