一种声压梯度水听器制造技术

本发明专利技术涉及一种声压梯度水听器，包括声压梯度水听器，其具体结构为：包括基座，所述基座呈圆柱体结构，基座的外圆周面均匀间隔安装有多个压电三迭片，每个压电三迭片的表面灌封透声橡胶，所述基座的上端面通过螺钉紧固有密封盖板，所述密封盖板的顶面中心位置安装有水密接插件。本发明专利技术所述的声压梯度水听器具有尖锐的指向性，并且具有工作频率低、尺寸小、性价比高的特点，可广泛应用于水下目标声学探测、定位与通信，在水下机器人导航通信、港口航道水下警戒探测，海底油气资源勘测等方面具有潜在的重要应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种声压梯度水听器
本专利技术涉及水听器
，尤其是一种声压梯度水听器。
技术介绍
近年来随着对低频、超指向声探测技术研究的不断深入，具有小体积的高阶声压梯度水听器成为研究热点。声压梯度具有与频率无关的方向性，比如一阶声压梯度具有偶极子声源的指向性，二阶声压梯度则具有四极子声源的指向性，因此通过测量高阶梯度量可以有效地改善接收器方向性，提高测向精度。目前，关于利用声场二阶声压梯度量改善接收系统指向性的方法和技术发展较快，涵括了空气声以及水声研究领域，测量手段包括声压直线阵列，矢量平面阵，矢量水听器体积阵列以及高阶水听器等。测量声场一阶声压梯度有多种方法：(1)直接测量空间邻近两处位置的声压值，并在后续电路或者处理中做差分运算；(2)设计一种敏感结构，使其在声压梯度力作用下发生变形，从而产生与梯度力成比例的电或光信号；(3)根据小振幅声场中声学运动方程，通过测量声压梯度力驱动的刚体运动(速度、加速度等)，获得声压梯度信息，即同振型矢量水听器。对于声场更高阶的声压梯度量，目前有效地方式是对声压(或者质点振速)进行多次差分运算。现有技术中，提出了一种高指向性声接收器，利用弹性胶将多只加速度传感器封装在球壳内，加速度传感器之间通过有限差分实现二阶声压梯度量测量。该专利在实施上工艺要求较高，无法保证加速度传感器位置和朝向精度，其次，整个球壳内灌满弹性胶体，胶层太厚导致声衰减大，因而声压梯度的灵敏度大大降低。现有技术中，还提出了一种二维四极子指向性水听器，四个复合式矢量水听器用于直接才测量水中声压及一阶声压梯度，通过有限差分实现二阶声压梯度量测量。受单只矢量水听器的约束，该专利中的指向性水听器仍然存在低成高、体积大的劣势，且弹性元件不一致性、框架的抖动等均会导致较大的测量误差。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种声压梯度水听器，从而可实现对声场一阶声压梯度和二阶混合声压梯度的测量，是一种低频、小尺寸、超指向性的水声接收器。本专利技术所采用的技术方案如下：一种声压梯度水听器，包括声压梯度水听器，其具体结构为：包括基座，所述基座呈圆柱体结构，基座的外圆周面均匀间隔安装有多个压电三迭片，每个压电三迭片的表面灌封透声橡胶，所述基座的上端面通过螺钉紧固有密封盖板，所述密封盖板的顶面中心位置安装有水密接插件。其进一步技术方案在于：所述基座的上端面设置有多个螺纹孔，基座的上端面中部设置有橡胶密封圈，所述螺纹孔与螺钉配合，密封盖板通过橡胶密封圈密封。所述基座的外圆周面均匀开有多个台阶形状的圆槽，所述圆槽内放置有压电三迭片，压电三迭片与圆槽之间的空隙用透声橡胶灌注。单个压电三迭片的安装结构为：包括金属背衬片，所述金属背衬片放置在圆槽的台阶处，所述金属背衬片的两侧分别粘贴有压电陶瓷圆片，每个压电陶瓷圆片的外表面焊接有电缆，所述基座内部空间放置有电路板，金属背衬片和压电陶瓷圆片的中心同时设置有过孔，压电三迭片与基座之间设置有走线孔，所述电缆穿过过孔和走线孔后连接至电路板上。所述透声橡胶采用热塑性聚氨酯材质。压电三迭片共设置有四只，沿x、y方向两两相对放置。本专利技术的有益效果如下：本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过压电三迭片、基座、电路板、水密接插件等部件合理的布局与设计，压电三迭片均匀分布在基座四周，直接获取空间声场的声压值，通过配置压电三迭片极化方向、空间安装位置以及电缆连接方式，实现利用有限差分近似获得声场的一阶声压梯度和二阶混合声压梯度。本专利技术所述的声压梯度水听器具有尖锐的指向性，并且具有工作频率低、尺寸小、性价比高的特点，可广泛应用于水下目标声学探测、定位与通信，在水下机器人导航通信、港口航道水下警戒探测，海底油气资源勘测等方面具有潜在的重要应用价值。本专利技术在实现有限差分近似的技术途径上，直接将多路输出电信号并联，避免了使用差分电路，结构更加简单可靠。本专利技术通过配置压电三迭片极化方向，除了能够测量声场一阶声压梯度，同时能够测量声场二阶混合声压梯度。本专利技术针对电路板故障率高的特点，设计可拆卸结构，方便检修和更换。本专利技术是一种能够测量声场一阶声压梯度和二阶混合声压梯度的低频、小尺寸、高指向性的水声接收器。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的内部结构示意图。图3为本专利技术压电三迭片的结构示意图。其中：10、声压梯度水听器；11、基座；12、压电三迭片；13、透声橡胶；14、水密接插件；15、密封盖板；16、螺钉；111、圆槽；112、螺纹孔；113、橡胶密封圈；121、压电陶瓷圆片；122、金属背衬片；123、过孔；124、走线孔；125、电缆；126、电路板；131、一阶声压梯度132、一阶声压梯度133、二阶声压混合梯度具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1、图2和图3所示，本实施例的声压梯度水听器，包括声压梯度水听器10，其具体结构为：包括基座11，基座11呈圆柱体结构，基座11的外圆周面均匀间隔安装有多个压电三迭片12，每个压电三迭片12的表面灌封透声橡胶13，基座11的上端面通过螺钉16紧固有密封盖板15，密封盖板15的顶面中心位置安装有水密接插件14。基座11的上端面设置有多个螺纹孔112，基座11的上端面中部设置有橡胶密封圈113，螺纹孔112与螺钉16配合，密封盖板15通过橡胶密封圈113密封。基座11的外圆周面均匀开有多个台阶形状的圆槽111，圆槽111内放置有压电三迭片12，压电三迭片12与圆槽111之间的空隙用透声橡胶13灌注。单个压电三迭片12的安装结构为：包括金属背衬片122，金属背衬片122放置在圆槽111的台阶处，金属背衬片122的两侧分别粘贴有压电陶瓷圆片121，每个压电陶瓷圆片121的外表面焊接有电缆125，基座11内部空间放置有电路板126，金属背衬片122和压电陶瓷圆片121的中心同时设置有过孔123，压电三迭片12与基座11之间设置有走线孔124，电缆125穿过过孔123和走线孔124后连接至电路板126上。透声橡胶13采用热塑性聚氨酯材质。压电三迭片12共设置有四只，沿x、y方向两两相对放置。本专利技术的具体结构和功能如下：如图1所示，声压梯度水听器10在结构上包括一只基座11，四只压电三迭片12，四个区域的透声橡胶13，一个电路板126、一个水密接插件14，一个密封盖板15，四只螺钉16。声压梯度水听器10整体呈圆柱体形状，压电三迭片12均匀分布在基座11四周，表面灌封透声橡胶13，透声橡胶13为热塑性聚氨酯，用于声阻抗匹配。基座11上端面安装密封盖板15，相互之间通过螺钉16紧固，密封盖板15中心位置上安装水密接插件14，便于信号传输。如图2所示：基座11上端面设置螺纹孔112以及橡胶密封圈113，通过螺钉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声压梯度水听器，其特征在于：包括声压梯度水听器(10)，其具体结构为：/n包括基座(11)，所述基座(11)呈圆柱体结构，基座(11)的外圆周面均匀间隔安装有多个压电三迭片(12)，每个压电三迭片(12)的表面灌封透声橡胶(13)，所述基座(11)的上端面通过螺钉(16)紧固有密封盖板(15)，所述密封盖板(15)的顶面中心位置安装有水密接插件(14)。/n

【技术特征摘要】
1.一种声压梯度水听器，其特征在于：包括声压梯度水听器(10)，其具体结构为：
包括基座(11)，所述基座(11)呈圆柱体结构，基座(11)的外圆周面均匀间隔安装有多个压电三迭片(12)，每个压电三迭片(12)的表面灌封透声橡胶(13)，所述基座(11)的上端面通过螺钉(16)紧固有密封盖板(15)，所述密封盖板(15)的顶面中心位置安装有水密接插件(14)。


2.如权利要求1所述的一种声压梯度水听器，其特征在于：所述基座(11)的上端面设置有多个螺纹孔(112)，基座(11)的上端面中部设置有橡胶密封圈(113)，所述螺纹孔(112)与螺钉(16)配合，密封盖板(15)通过橡胶密封圈(113)密封。


3.如权利要求1所述的一种声压梯度水听器，其特征在于：所述基座(11)的外圆周面均匀开有多个台阶形状的圆槽(111)，所述圆槽(111)内放置有压电三迭片(12)，压电三迭片(12)与圆槽(111)之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏坤，魏柠阳，赵俊波，张崇丙，陈南若，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32