【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型低频三维压差式矢量水听器装置，应用于水下目标探测系统。
技术介绍
1、随着水声技术的发展，水声装备性能要求越来越高，传统的声压水听器只能测量声场中的标量参数，面对复杂多变的海洋环境，已无法满足海域远距离探测的需要。矢量水听器是一种能够探测水声振速、加速度等矢量信号的传感器，其低频指向性好，空间增益高，较传统声压水听器及其基阵体积更小。根据工作原理的不同，矢量水听器可分为压差式和同振式，其中，同振式矢量水听器可直接测量声场中的质点振速，本身不产生明显的声场畸变，性能参数较为稳定。同振式矢量水听器工作时，一般需要通过弹性元件悬挂安装于大质量框架，其难以应用于深水炸弹、鱼水雷等空间有限的小尺寸工作平台。与同振式矢量水听器比较，压差式矢量水听器通过获取不同场点的声压差值信号，依据有限差分近似获得声场梯度，因此又称为声压梯度传感器。压差式矢量水听器具有尺寸小、灵敏度高、自噪声低、安装布放简单、便于悬挂等特点，避免了机动载体引入的加速度干扰信号的问题，能够将声压(标量)与振速(矢量)通道的敏感元件封装在同一个结构组件上，得到水下声压与质点振速两部分声强信息，满足了水下机动载体对水声探测的要求，但压差式矢量水听器工作频带较窄，制约了其应用，目前更多应用在uuv、深水炸弹、线列阵布放等水下机动载体中。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供了一种低频三维压差式矢量水听器，本专利技术的水听器与其他结构的压差式水听器比较，制作工艺简单、成本低、安装布放方便，并且在低频段工作
2、本专利技术提供了一种新型低频三维压差式矢量水听器，其结构包括压电陶瓷圆管、pvc六通圆管、铜管、压电陶瓷环、预埋螺母、定位杆和硫化电缆等元件。
3、所述的压电圆管作为一个阵列单元，对称放置于pvc六通圆管的x、y、z三维方向内，同一方向上的两个压电圆管背靠背放置，通过对距离较近的2个声压阵元的差分来获取振速信息，从而对声信号进行接收；所述的压电圆环放置于pvc压电圆管外侧，采取并联的方式对声场中声压信息的进行采集，生成矢量水听器声压信号，经水声信号处理，可直接得到目标方位。此外，pvc六通管内设有8个螺纹孔，所述的通丝螺杆和预埋螺母依次固定在螺纹孔的位置上，将固定好的六通管材料放置于球形灌封模具内，通丝螺杆和预埋螺母起到了定位和悬挂的作用，确保六通管材料固定于球形结构的中心位置，将聚氨酯透声材料灌注于模具内，形成球形矢量水听器结构。、
4、本专利技术利用若干个声压水听器与振速水听器按照一定的空间分布规律，组装构成复合式标矢量水听器，同时，声压水听器与振速水听器在结构上彼此独立，互不干扰。
5、三维压差式矢量水听器球体表面留有螺纹孔，安装结构上采取刚性连接形式，拆卸和更换时方便，能够为产品测试与维护带来便利。
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1.一种新型低频三维压差式矢量水听器装置，包括压电陶瓷圆管(2)、PVC六通圆管(3)、铜管(4)、压电陶瓷环(5)、预埋螺母(6)、通丝螺杆(7)、定位杆(8)和聚氨酯材料(9)和硫化电缆(10)等，所述的压电圆管一端设置软木垫与外部环境进行隔离，同时沿着压电圆管另一端边缘向圆管内灌注聚氨酯透声材料，直至灌注到端面，形成一个阵列单元；将灌注后的压电圆管对称放置于PVC六通圆管的X、Y、Z三维方向上，同一方向上的两个压电圆管产生声压差值，通过计算获得矢量通道振速信号；此外，PVC六通管外分别套有不同直径的铜管和压电圆环，不同材料之间设置有绝缘胶层，最外层的压电圆环采取并联的方式连接，生成声压通道的声信号输出，该结构的设计实现了声压和矢量信号的共点、实时接收的目标。
2.如权利1要求所述的三维压差式矢量水听器装置，其特征在于，所述的同一方向上压电圆管采取背靠背放置，并按照差分的方式进行连接，每个压电圆管的电极方向为径向极化。
3.如权利1要求所述的三维压差式矢量水听器装置，其特征在于，PVC六通管内设有8个螺纹孔，所述的通丝螺杆和预埋螺母依次固定在螺纹孔的位
4.如权利1要求所述的三维压差式矢量水听器装置，其特征在于，所述的8个螺丝孔位于六通管的arctan√2＝54.73°的位置上，螺纹孔上依次固定有通丝螺杆，用于将六通管材料固定在整个灌注的矢量球的中心位置。
5.如权利1要求所述的三维压差式矢量水听器装置，其特征在于，所述的预埋螺母固定于通丝螺杆上，由于压差式水听器需要刚性固定悬挂测试，因此灌注后的矢量球表面设置有8个螺纹孔，用于与外部的定位杆固定悬挂。
6.如权利1要求所述的三维压差式矢量水听器装置，其特征在于，所述的压差矢量水听器内还包含灌封层和输出电缆；其中灌封层(聚氨酯胶层)用于包裹压电元件和PVC六通管，灌封的结构球形结构，灌封的矢量球的尺寸为90mm，密度1.2g/cm3；输出的电缆一端连接压电圆管的引线，另一端伸出胶封层(聚氨酯胶层)外。
...【技术特征摘要】
1.一种新型低频三维压差式矢量水听器装置，包括压电陶瓷圆管(2)、pvc六通圆管(3)、铜管(4)、压电陶瓷环(5)、预埋螺母(6)、通丝螺杆(7)、定位杆(8)和聚氨酯材料(9)和硫化电缆(10)等，所述的压电圆管一端设置软木垫与外部环境进行隔离，同时沿着压电圆管另一端边缘向圆管内灌注聚氨酯透声材料，直至灌注到端面，形成一个阵列单元；将灌注后的压电圆管对称放置于pvc六通圆管的x、y、z三维方向上，同一方向上的两个压电圆管产生声压差值，通过计算获得矢量通道振速信号；此外，pvc六通管外分别套有不同直径的铜管和压电圆环，不同材料之间设置有绝缘胶层，最外层的压电圆环采取并联的方式连接，生成声压通道的声信号输出，该结构的设计实现了声压和矢量信号的共点、实时接收的目标。
2.如权利1要求所述的三维压差式矢量水听器装置，其特征在于，所述的同一方向上压电圆管采取背靠背放置，并按照差分的方式进行连接，每个压电圆管的电极方向为径向极化。
3.如权利1要求所述的三维压差式矢量水听器装置，其特征在于，pvc六通管内设有8个螺纹孔，所述的通丝螺杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐菁，时晓梅，尹文茂，张强，杨巍，孙嘉璐，孙华一，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七六零研究所，
类型：发明
国别省市：
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