压差式水听器及压力梯度获取方法、压差式水听装置制造方法及图纸

技术编号:14685091 阅读:98 留言:0更新日期:2017-02-22 18:48
一种压差式水听器及压力梯度获取方法、压差式水听装置。其中,压差式水听器包括:条状换能晶片、外壳、第一透声密封片、第二透声密封片和导线,外壳为管状结构,外壳套设条状换能晶片,条状换能晶片的两端均镀有导电材料,第一透声密封片套设外壳的一端,第二透声密封片套设外壳的另一端,条状换能晶片的两端通过导线分别与外部负载耦合。由于其半波长的接收方式,从而有效增大其接收的频率范围,且采用的压电晶片具有比常用压电陶瓷更高的横向压电系数和与水介质更接近的声阻抗特征,从而能大幅提高压差式水听器接收灵敏度和对压强的测量精度。由于接收方式和声敏感元件工作模式改变,从而提高微型体积的压差式水听器的接收灵敏度和测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压差式水听器
,具体涉及一种压差式水听器及压力梯度获取方法、压差式水听装置
技术介绍
随着科学技术的不断发展和进步,压差式水听器的应用技术也逐渐发展成熟。压差式水听器由于其能够将水下不同梯度压力所产生声信号转换为电信号,从而能够根据不同的电信号差值而得到水下的压力梯度,进而已经得到较为广泛的应用。现有技术中,压差式水听器的换能材料绝大多数仍通过复合材料制成,并通过设置足够大的电容量,以达到较高的接收灵敏度和对压强的测量精度,进而才能够得到精确的压力梯度。但较大的电容量导致压差式水听器需要制成较大的尺寸。而由于压差式水听器体积过大,严重影响了压差式水听器使用的便携性和适用性。因此,如何通过技术的改进,能够使微型或中型体积的压差式水听器能够具有较高的接收灵敏度和对压强的测量精度是目前业界一大难题。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种压差式水听器及压力梯度获取方法、压差式水听装置。以有效地改善微型或中型体积的差压式水听器的接收灵敏度和对压强的测量精度。本专利技术的实施例是这样实现的:第一方面,本专利技术实施例提供了一种压差式水听器,包括:条状换能晶片、外壳、第一透声密封片、第二透声密封片和导线,所述外壳为管状结构,所述外壳套设所述条状换能晶片,所述条状换能晶片的两端均镀有导电材料,所述第一透声密封片套设所述外壳的一端,所述第二透声密封片套设所述外壳的另一端,所述条状换能晶片的两端通过导线分别与外部负载耦合。所述第一透声密封片用于将所述条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的第一声信号传输到所述条状换能晶片的一端。所述第二透声密封片用于将所述条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的第二声信号传输到所述条状换能晶片的另一端。所述条状换能晶片均用于通过其一端接收所述第一透声密封片输入的所述第一声信号和其另一端接收所述第二透声密封片输入的所述第二声信号,并将所述第一声信号转换为第一电信号输出到所述外部负载和将所述第二声信号转换为第二电信号输出到所述外部负载,以使所述外部负载通过比较所述第一声信号和所述第二声信号差值而得到压力梯度。进一步的,所述条状换能晶片包括:铌锌酸铅-钛酸铅、铌镁酸铅-钛酸铅、铌镁酸铅-锆钛酸铅、铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅或其衍生组分弛豫铁电单晶制成。进一步的,所述条状换能晶片为铅基弛豫单晶片,所述单晶片的工作模式为[011]晶向极化,横向d32([100]晶向)或d31([0-11]晶向)驱动。进一步的,所述外壳包括:声阻尼外壳和保护壳,所述声阻尼外壳套设所述条状换能晶片,所述保护壳套设所述声阻尼外壳。进一步的,所述声阻尼外壳和所述保护壳均为管状结构。第二方面,本专利技术实施例还提供了一种压差式水听装置,包括:本体、多个空腔以及多个所述压差式水听器;每个所述空腔均贯穿所述本体,每个所述空腔与相邻的所述空腔均具有夹角,每个所述压差式水听器均设置于所述空腔中。进一步的,每个所述空腔的形状大小均和所述压差式水听器的形状大小匹配。进一步的,所述本体为柱状结构,所述空腔为两个,两个所述空腔相互垂直。进一步的,所述本体为球体,所述空腔为三个,每个所述空腔均和相邻的两个空腔具有60°夹角。第三方面,本专利技术实施例还提供了一种压力梯度获取方法,应用于所述的压差式水听器,所述方法包括:所述第一透声密封片将所述条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的第一声信号传输到所述条状换能晶片的一端。所述第二透声密封将所述条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的第二声信号传输到所述条状换能晶片的另一端。所述条状换能晶片均通过其一端接收所述第一透声密封片输入的所述第一声信号和其另一端接收所述第二透声密封片输入的所述第二声信号,并将所述第一声信号转换为第一电信号输出到所述外部负载和将所述第二声信号转换为第二电信号输出到所述外部负载,以使所述外部负载通过比较所述第一声信号和所述第二声信号差值而得到压力梯度。本专利技术实施例的有益效果是:通过外壳的管状结构,外壳便能套设条状换能晶片。通过将条状换能晶片的两端均镀上导电材料,从而使条状换能晶片的电极在中间隔断,并以使条状换能晶片的两端分别具有极性。通过第一透声密封片套设外壳的一端,而再通过第二透声密封片套设外壳的另一端,并通过将条状换能晶片的两端均通过导线和外部负载耦合。从而便实现了将换能晶片在水下密封的同时和外部负载也实现了耦合。第一透声密封片通过将条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的声信号传输到条状换能晶片。条状换能晶片便能够通过其一端接收第一透声密封片输入的第一声信号。条状换能晶片的电极在中间被隔断,从而条状换能晶片的一端所接收第一透声密封片输入的第一声信号在转换为第一电信号后便由条状换能晶片的一端输出到外部负载。第二透声密封片通过将条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的声信号传输到条状换能晶片。条状换能晶片便均能够通过其另一端接收第二透声密封片输入的第二声信号。条状换能晶片的电极在中间被隔断,从而条状换能晶片的另一端所接收第二透声密封片输入的第二声信号在转换为第二电信号后便由条状换能晶片的另一端输出到外部负载。而由于条状换能晶片两端所在位置的不同,所接收到第一声信号和第二声信号也不同。由于所接收到的第一声信号和第二声信号的不同,从而输入到外部负载的第一电信号和第二电信号也不同,进而外部负载通过计算第一电信号和第二电信号的差值便能够对应计算出条状换能晶片两端之间的压力梯度。由于压差式水听器中条状换能晶片被外壳套设,而外壳又为管状结构,从而条状换能晶片的两端便是未被外壳所封闭的自由端。由于条状换能晶片的两端自由,从而条状换能晶片的两端均能接收声信号,进而压差式水听器的条状换能晶片能够以半波长的方式对声信号进行接收。由于其半波长的接收方式,从而有效增大的其接收的频率范围,且采用的压电晶片具有比常用压电陶瓷更高的横向压电系数和与水介质更接近的声阻抗特征,从而能大幅提高压差式水听器接收灵敏度和对压强的测量精度。由于其为接收方式和声敏感元件工作模式的改变,从而能够有效的提高微型体积的压差式水听器的接收灵敏度和对压强的测量精度。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本专利技术实施例而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一部分实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示,本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图,重点在于示出本专利技术的主旨。图1示出了本专利技术实施例提供的一种压差式水听器的结构示意图;图2示出了本专利技术实施例提供的一种压力梯度获取方法的流程图;图3示出了本专利技术实施例提供的一种压差式水听装置的第一实施方式的结构示意图;图4示出了本专利技术实施例提供的一种压差式水听装置的第二实施方式的结构示意图。图标:100-压差式水听器;110-条状换能晶片;120-外壳;121-本文档来自技高网...
压差式水听器及压力梯度获取方法、压差式水听装置

【技术保护点】
一种压差式水听器,其特征在于,包括:条状换能晶片、外壳、第一透声密封片、第二透声密封片和导线,所述外壳为管状结构,所述外壳套设所述条状换能晶片,所述条状换能晶片的两端均镀有导电材料,所述第一透声密封片套设所述外壳的一端,所述第二透声密封片套设所述外壳的另一端,所述条状换能晶片的两端通过导线分别与外部负载耦合;所述第一透声密封片用于将所述条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的第一声信号传输到所述条状换能晶片的一端;所述第二透声密封片用于将所述条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的第二声信号传输到所述条状换能晶片的另一端;所述条状换能晶片均用于通过其一端接收所述第一透声密封片输入的所述第一声信号和其另一端接收所述第二透声密封片输入的所述第二声信号,并将所述第一声信号转换为第一电信号输出到所述外部负载和将所述第二声信号转换为第二电信号输出到所述外部负载,以使所述外部负载通过比较所述第一声信号和所述第二声信号差值而得到压力梯度。

【技术特征摘要】
1.一种压差式水听器,其特征在于,包括:条状换能晶片、外壳、第一透声密封片、第二透声密封片和导线,所述外壳为管状结构,所述外壳套设所述条状换能晶片,所述条状换能晶片的两端均镀有导电材料,所述第一透声密封片套设所述外壳的一端,所述第二透声密封片套设所述外壳的另一端,所述条状换能晶片的两端通过导线分别与外部负载耦合;所述第一透声密封片用于将所述条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的第一声信号传输到所述条状换能晶片的一端;所述第二透声密封片用于将所述条状换能晶片和外部环境隔离,并将水中的第二声信号传输到所述条状换能晶片的另一端;所述条状换能晶片均用于通过其一端接收所述第一透声密封片输入的所述第一声信号和其另一端接收所述第二透声密封片输入的所述第二声信号,并将所述第一声信号转换为第一电信号输出到所述外部负载和将所述第二声信号转换为第二电信号输出到所述外部负载,以使所述外部负载通过比较所述第一声信号和所述第二声信号差值而得到压力梯度。2.根据权利要求1所述的压差式水听器,其特征在于,所述条状换能晶片包括:铌锌酸铅-钛酸铅、铌镁酸铅-钛酸铅、铌镁酸铅-锆钛酸铅、铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅或其衍生组分弛豫铁电晶体制成。3.根据权利要求2所述的压差式水听器,其特征在于,所述条状换能晶片为铅基弛豫单晶片,所述单晶片的工作模式为[011]晶向极化,横向d32([100]晶向)或d31([0-11]晶向)驱动。4.根据权利要求1所述的压差式水听器,其特征在于,所述外壳包括:声阻尼外壳和保护壳,所述声阻尼...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘国希王志鹏王鹏辉石花朵
申请(专利权)人:北京越音速科技有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1