一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器，属于水声探测技术领域。该水听器包括传感器单元、弹性透声外罩和弹性悬挂件，传感器单元通过弹性悬挂件安装于弹性透声外罩的中心位置；传感器单元包括依次连接的矢量声传感器、信号匹配电路、放大滤波电路、输出适配电路和传感器信号线缆；信号匹配电路、放大滤波电路和输出适配电路均位于陶瓷结构内；矢量声传感器位于陶瓷结构的顶部。本实用新型专利技术能够实现自主选择不同的工作模式，满足不同工作场景的应用需求。不同工作场景的应用需求。不同工作场景的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器


[0001]本技术涉及到水声探测
，特别涉及一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器。

技术介绍

[0002]水下目标的被动探测方法主要为声学感知、电场感知和磁场感知，目前应用范围最广、探测距离最远、识别效率最高的感知方法便是利用矢量水听器进行水下目标的噪声探测，矢量水听器的余弦指向性特性配合电子罗盘信息可以完成对目标方位信息的精确定位。
[0003]已经实现工程应用的水听器多为惯性矢量水听器,采用同振原理拾取水听器周围的声场信号，国内外使用较多的水听器核心部件多为基于压电原理的加速度或速度传感器，其核心感知单元的制备流程简单，但封装后的水听器尺寸较大，重量重，不能满足现在的阵列化探测和移动探测的需求，同时，设备的布放和回收难度较高，海上施工过程中存在安全隐患。
[0004]近年来，微机电领域的技术逐渐成熟，基于MEMS先进半导体工艺制备的传感器芯片具备小体积、高灵敏度、高一致性的特点，通过与水声学结合形成的同振式惯性传感器主要有压阻式、压电式和电容式。其中压阻式芯片和压电式芯片受限于制备工艺和能量转换材料的效率上限，制备完成的传感器具有灵敏度较低、热噪声较大等局限性，具备高可靠性、高灵敏度的MEMS电容式芯片在工程领域的应用范围正在逐渐扩大，但是从MEMS工艺实现、传感器封装、水听器性能测试再到系统应用的性能验证流程复杂且周期较长，适配MEMS电容式芯片的专用集成电路存在开发难度高、研制周期长，投入经费高，无法实现芯片功能的快速装备化的问题。
[0005]授权号为CN206593751U的专利中公开了“一种可刚性固定安装的同振型矢量水听器”，该装置采用压电元件作为核心感知单元，利用液体硅橡胶作为柔性材料层来隔绝平台抖动，该结构将传感器与电路进行不可拆卸包覆，在出现故障后无法进行核心感知单元与电路检修；授权号为CN103528663A的专利中公开了“具有隔振功能的MEMS矢量水听器封装结构”，该传感器处理装置采用压阻原件组成矢量水听器，使用PCB印制电路板作为水听器信号调理结构。上述公开的两专利存在如下问题：必须完成全部封装后才能测试水听器性能，无法进行便捷式拆装、故障排查以及电路更换，且外形结构不具备多平台搭载能力。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本技术提供了一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器。该水听器化学稳定性好，布线密度高，实现了复杂电路的高密度集成。
[0007]为了实现上述目的，本技术所采取的技术方案为：
[0008]一种小型化便捷式多形态搭载的矢量水听器，包括传感器单元、弹性透声外罩和弹性悬挂件，所述传感器单元通过弹性悬挂件安装于弹性透声外罩的中心位置；所述传感
器单元包括依次连接的矢量声传感器、信号匹配电路、放大滤波电路、输出适配电路和传感器信号线缆；所述信号匹配电路、放大滤波电路和输出适配电路均位于陶瓷结构内；所述矢量声传感器位于陶瓷结构的顶部。
[0009]进一步的，所述陶瓷结构内部设有上、中、下三个腔室，分别用于固定信号匹配电路、放大滤波电路和输出适配电路。
[0010]进一步的，所述矢量声传感器为MEMS电容式矢量声传感器。
[0011]进一步的，所述传感器单元还包括传感器密封壳和安装底板，所述传感器密封壳位于安装底板的上方，并与安装底板构成一密闭空间；所述陶瓷结构位于密闭空间内，且固定于安装底板的中心处；所述传感器密封壳外还设有用于安装弹性悬挂件的支耳。
[0012]进一步的，所述传感器密封壳和安装底板外还设有用于封装的外部封装结构，所述外部封装结构上设有用于支耳穿过的支耳孔；所述外部封装结构的材料为透声聚氨酯。
[0013]进一步的，还包括上舱盖和下舱盖；所述上舱盖和下舱盖通过竖直杆固定，两者外侧设有弹性透声外罩；所述弹性透声外罩顶部和底部均通过对应的抱箍与上舱盖和下舱盖固定；所述传感器单元位于弹性透声外罩内，弹性悬挂件一端连接竖直杆，另一端连接传感器单元上的对应支耳。
[0014]进一步的，所述传感器单元倒置于上舱盖和下舱盖之间，且传感器信号线缆穿过上舱盖中心处的过线孔。
[0015]进一步的，所述上舱盖、下舱盖和弹性透声外罩顶部构成的密封腔内填充有透声灌封液体介质。
[0016]进一步的，所述上舱盖的顶部固设有水密插头；所述水密插头带有外螺纹，传感器信号线缆穿过水密插头并露出。
[0017]本技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0018]1、本技术的传感器单元采用可便捷拆装的模块层叠结构，每层电路板实现独立电学功能，可根据传感器的静态特性以及动态参数进行便捷适配调整，信号调理电路的功能参数可根据工作频段、感知距离等工作场景要求进行快速调整；信号调理电路基板采用共烧陶瓷工艺制备，化学稳定性好，布线密度高，实现了复杂电路的高密度集成。
[0019]2、本技术采用水密插座与上舱盖一体化结构设计，水密插座可以实现与采集传输舱段或平台的刚性安装，上舱盖设置的吊放安装孔可以实现水听器的自主采集工作模式，满足不同工作场景的应用需求。
[0020]3、本技术采用的弹性透声外罩、透声灌封液体、外部封装结构体均具备良好的声学性能，能够将外部声信号几乎无损地传输至水听器内部的感知阵元；同时多层保护结构可以对水听器感知阵元实施有效防护，提高水听器在水下的工作寿命。
附图说明
[0021]图1是本技术实施例的结构示意图。
[0022]图2是图1的顶部结构示意图。
[0023]图3是图1中传感器单元的剖面示意图。
[0024]图4是图1中带有外部封装结构的传感器单元的示意图。
[0025]图5是图1的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面，结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。
[0027]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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。
[0028]小型化便捷式多形态搭载的矢量水听器包括传感器单元、弹性悬挂件、竖直杆、竖直杆紧固螺钉、上舱盖、下舱盖、弹性透声外罩、上锁紧抱箍、下锁紧抱箍和传感器信号线缆。
[0029]传感器单元包含MEMS电容式矢量声传感器、陶瓷电路、转接板、安装底座、传感器密封壳、传感器密封壳锁紧螺丝；矢量声传感器、陶瓷电路、转接板三者通过锡焊方式进行连接与固定；转接板固定在安装底座中心位置，并将传感器信号线缆穿过安装底座的中心进行引出；传感器密封壳体通过锁紧螺丝完成与安装底座的固定。
[0030]外部封装结构体利用灌封工艺附着在传感器密封壳与安装底座外部；传感器单元通过弹性悬挂件固定在竖直杆末端；竖直杆连接并固定上舱盖、下舱盖；弹性透声外罩套装包覆在上舱盖、竖直杆、下舱盖外表面：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器，包括传感器单元、弹性透声外罩和弹性悬挂件，所述传感器单元通过弹性悬挂件安装于弹性透声外罩的中心位置；其特征在于，所述传感器单元(21)包括依次连接的矢量声传感器(11)、信号匹配电路、放大滤波电路、输出适配电路和传感器信号线缆(17)；所述信号匹配电路、放大滤波电路和输出适配电路均位于陶瓷结构(12)内；所述矢量声传感器位于陶瓷结构的顶部，传感器信号线缆固定在陶瓷结构底部的转接板(13)上。2.根据权利要求1所述的一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器，其特征在于，所述陶瓷结构内部设有上、中、下三个腔室，分别用于固定信号匹配电路、放大滤波电路和输出适配电路。3.根据权利要求1所述的一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器，其特征在于，所述矢量声传感器为MEMS电容式矢量声传感器。4.根据权利要求1所述的一种小型化便携式多形态搭载的矢量水听器，其特征在于，所述传感器单元还包括传感器密封壳(15)和安装底板(14)，所述传感器密封壳位于安装底板的上方，并与安装底板构成一密闭空间；所述陶瓷结构位于密闭空间内，且固定于安装底板的中心处；所述传感器密封壳外还设有用于安装弹性悬挂件的支耳(23)。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡天宇，张松，李晋，张晓桐，朱林，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：新型
国别省市：