一种微柱压电声流传感器装置及水下航行器制造方法及图纸

本发明专利技术属于传感器技术领域，公开了一种微柱压电声流传感器装置及水下航行器。微柱压电声流传感器装置包括上盖板、下基座、电子仓以及传感基元阵列；下基座上部设有安装槽，电子仓以及传感基元阵列均设置于安装槽内；传感基元阵列由多个矩形压电陶瓷传感基元组成，各个矩形压电陶瓷传感基元呈线阵排列且排列方向与下基座的长度方向一致；电子仓内设有多通道前置放大电路；各个矩形压电陶瓷传感基元分别通过引线与前置放大电路的输入端相连；上盖板位于下基座的上方，且与下基座连接；各个矩形压电陶瓷传感基元均与上盖板的下表面接触；水下航行器采用上述传感器装置，因而能够对不断变化的流场进行有效测量，以满足水下航行器表面湍流观测的需求。面湍流观测的需求。面湍流观测的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种微柱压电声流传感器装置及水下航行器


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种微柱压电声流传感器装置及水下航行器。

技术介绍

[0002]水下航行器（包括AUV和UUV水下航行器）在水下航行中，其辐射噪声与很多因素有关，其中海洋湍流对航行器壳体的作用发出的噪声，也称为表面湍流噪声。
[0003]海洋湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动，水中任意点的运动速度的大小和方向都紊乱变动，因此对航行器表面湍流噪声的测量成为各国研究的重点。
[0004]现有的研制出的传感器应用于湍流检测中的压电陶瓷传感器大多是单点检测的方式，即将单个传感器以探头的形式置于航行器的头部，此种结构仅能对海洋迎流噪声进行测量。
[0005]由于海洋湍流的不规则性，对于航行器侧表面的湍流噪声进行测量也十分关键。
[0006]综上所述，目前应用于湍流检测中的压电陶瓷传感器，其测量精度不高，因而很难对不断变化的流场进行有效测量，无法满足水下航行器表面湍流观测的需求。
[0007]此外，传感器在不同的工作应用场景下，对灵敏度以及指向性等性能有着不同的要求。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提出一种微柱压电声流传感器装置，其测量精度高，以便对不断变化的流场进行有效测量，同时使得装置具备空间分布式检测能力。
[0009]本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种微柱压电声流传感器装置，包括上盖板、下基座、电子仓以及传感基元阵列；其中，下基座的上部设有安装槽，电子仓以及传感基元阵列均设置于安装槽内；传感基元阵列由多个矩形压电陶瓷传感基元组成；各个矩形压电陶瓷传感基元呈线阵排列，且排列方向与下基座的长度方向一致；电子仓内设置多通道的前置放大电路其中，各个矩形压电陶瓷传感基元分别通过引线与前置放大电路每个通道的输入端一一对应相连；前置放大电路中每个通道的输出端分别连接有一条信号输出导线；上盖板位于下基座的上方，且与下基座连接；传感基元阵列中各个矩形压电陶瓷传感基元与上盖板的下表面均为接触式连接。
[0010]优选地，任意相邻两个矩形压电陶瓷传感基元之间的间距均相等。
[0011]优选地，各个矩形压电陶瓷传感基元大小一致，且均采用长方体结构。
[0012]优选地，上盖板的上表面为弧面，其表面弧度与航行器侧表面的弧度保持一致。
[0013]优选地，微柱压电声流传感器装置的外轮廓采用T型结构。
[0014]优选地，下基座的底部设有与安装槽连通的导线穿孔；其中，各个信号输出导线经由导线穿孔穿出下基座。
[0015]优选地，微柱压电声流传感器装置还包括外置电源；其中，外置电源的电源线经过导向穿孔伸入至安装槽内并与电子仓相连。
[0016]优选地，上盖板与下基座之间采用一体结构；在安装槽内除电子仓以及传感基元阵列之外的区域通过环氧树脂进行填充和密封。
[0017]优选地，电子仓有一个或者有两个以上；且当电子仓数量有两个以上时，每个电子仓上均会连接部分矩形压电陶瓷传感基元。
[0018]此外，本专利技术还提出了一种水下航行器，该水下航行器本体侧表面设置上述微柱压电声流传感器装置，以满足水下航行器侧表面湍流观测的需求。
[0019]本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种水下航行器，包括航行器本体以及多个传感器装置；传感器装置采用上述微柱压电声流传感器装置；在航行器本体的侧表面沿着圆周方向均匀设置多个固定槽；每个传感器装置对应放置于一个固定槽内，并通过螺栓安装固定。
[0020]本专利技术具有如下优点：如上所述，本专利技术述及了一种微柱压电声流传感器装置，其包括上盖板、下基座、电子仓以及传感基元阵列；其中，下基座的上部设有安装槽，电子仓以及传感基元阵列均设置于安装槽内。传感基元阵列中各个矩形压电陶瓷传感基元呈线阵排列，且排列方向与下基座的长度方向一致。本专利技术通过设计传感器采用线阵列的形式，每个基元可以感受其对应位置上的声流情况，使得整个传感基元阵列对复杂的湍流信息具有空间上的分辨能力。此外，本专利技术还提出了一种水下航行器，该水下航行器包括航行器本体以及多个上述微柱压电声流传感器装置，其中，传感器装置采用与航行器的侧表面共形的方式安装在航行器表面，在复杂的海洋湍流环境中具有良好的便携性，可以有效测量到水下航行器侧表面上的声流信息。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1中微柱压电声流传感器装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中微柱压电声流传感器装置的内部封装结构示意图；图3为本专利技术实施例1中单个矩形压电陶瓷传感基元的结构示意图；图4为本专利技术实施例1中多个矩形压电陶瓷传感基元的阵列排布示意图；图5为本专利技术实施例1中传感基元阵列与前置放大电路的连接示意图；图6为本专利技术实施例1中单个矩形压电陶瓷传感基元不同高度的灵敏度仿真结果图；图7为本专利技术实施例1中单个矩形压电陶瓷传感基元在10kHz时指向性仿真结果图；图8为本专利技术实施例1中传感基元阵列在10Hz时指向性仿真结果图；
图9为本专利技术实施例1中传感基元阵列在10kHz时指向性仿真结果图；图10为本专利技术实施例1中基元间距一定时，不同基元个数下的阵增益仿真结果图；图11为本专利技术实施例1中基元个数一定时，不同基元间距下的阵增益仿真结果图；图12为本专利技术实施例2中水下航行器的结构示意图。
[0022]其中，1
‑
上盖板，2
‑
下基座，3
‑
电子仓，4
‑
安装槽，5
‑
矩形压电陶瓷传感基元，6
‑
前置放大电路，7
‑
引线，8
‑
信号输出导线，9
‑
背板，10
‑
航行器本体，11
‑
传感器装置，12
‑
固定槽。
具体实施方式
[0023]下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：实施例1本实施例述及了一种微柱压电声流传感器装置。如图1和图2所示，微柱压电声流传感器装置包括上盖板1、下基座2、电子仓3以及传感基元阵列。
[0024]其中，下基座2的上部设有安装槽4，电子仓3以及传感基元阵列均设置于安装槽4内。
[0025]本实施例1中传感基元阵列由多个矩形压电陶瓷传感基元5组成。
[0026]其中，各个矩形压电陶瓷传感基元5呈线阵排列，且排列方向与下基座2的长度方向一致，任意相邻两个矩形压电陶瓷传感基元5之间的间距均相等。
[0027]如图4所示，在安装槽4的底部设置背板9。
[0028]各个矩形压电陶瓷传感基元5呈直线型排布在背板9上，且相邻基元之间的间距相等。
[0029]本实施例中示出的矩形压电陶瓷传感基元5的数量例如有10个，如图2所示，传感基元阵列由10个矩形压电陶瓷传感基元5等间距呈线阵排布。
[0030]本实施例1充分利用基元个数与基元间距的布局，尽可能增多基元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微柱压电声流传感器装置，其特征在于，包括：上盖板、下基座、电子仓以及传感基元阵列；其中，下基座的上部设有安装槽，电子仓以及传感基元阵列均设置于所述安装槽内；所述传感基元阵列由多个矩形压电陶瓷传感基元组成；各个所述矩形压电陶瓷传感基元呈线阵排列，且排列方向与下基座的长度方向一致；所述电子仓内设置多通道的前置放大电路，其中，各个所述矩形压电陶瓷传感基元分别通过引线与所述前置放大电路每个通道的输入端一一对应相连；所述前置放大电路中每个通道的输出端分别连接有一条信号输出导线；所述上盖板位于下基座的上方，且与所述下基座连接；所述传感基元阵列中各个矩形压电陶瓷传感基元与上盖板的下表面均为接触式连接。2.根据权利要求1所述的微柱压电声流传感器装置，其特征在于，任意相邻两个矩形压电陶瓷传感基元之间的间距均相等。3.根据权利要求1所述的微柱压电声流传感器装置，其特征在于，各个所述矩形压电陶瓷传感基元大小一致，且均采用长方体结构。4.根据权利要求1所述的微柱压电声流传感器装置，其特征在于，所述上盖板的上表面为弧面，其表面弧度与航行器侧表面的表面弧度保持一致。5.根据权利要求1所述的微柱压电声流传感器装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华，牛子涵，张浩，
申请(专利权)人：青岛国数信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：