專利名稱：三維同振型壓電陶瓷矢量水聽器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能在低頻和次聲頻段內，用于同時拾取水中聲場中某質點處
三維振動速度信息和聲壓信息的傳感器，在水聲學中稱之"矢量水聽器"。
背景技術：
聲場是一個既含有矢量(質點振速)和標量(聲壓)的物理場。在以往的水聲設 備中，多數只使用了聲場中聲壓量來進行水中導航，探測和通信等技術開發。隨著聲納技術 向低頻、寬帶、高指向方向發展的需求，在上世紀八十年代以后，采用矢量水聽器進行水中 低頻探測的技術迅速發展。 矢量水聽器與聲壓水聽器相比有顯著特點一是通過加速度傳感器(或振速、或 位移傳感器)可以檢測聲場中質點速度，形成三維的正交偶極指向性。二是偶極指向性在 低頻很寬的范圍內，與頻率和水聽器尺寸無關。三是質點速度與聲壓相位差為90。。四是 體積重量比較小和輕。 這些特點使矢量水聽器在以下領域使用有顯著優越性一是對水中低頻、次聲頻 的低噪聲目標探測和海洋噪聲的檢測，克服了用聲壓技術帶來的巨大孔徑問題。二解決了 水平拖曳陣中左右舷分辨模糊問題。三是實現用單個矢量水聽器對低頻、甚低頻噪聲目標 的被動探測。但目前的矢量水聽器在接收靈敏度以及抗干擾能力等方面仍有提高的余地。
發明內容本實用新型的目的是要提供一種具有較高靈敏度、抗干擾能力強的三維同振型壓 電陶瓷矢量水聽器。 本實用新型的目的是這樣實現的一種三維同振型壓電陶瓷矢量水聽器，包括殼 體，殼體內設有一中空正六面體，中空正六面體內注有水銀，在中空正六面體外表面上設有
三對雙迭片彎曲壓電陶瓷圓片；殼體內還設有由兩個壓電薄壁陶瓷圓環構成的聲壓水聽 器。兩個壓電薄壁陶瓷圓環采用機械對稱安裝。壓電陶瓷圓片之間采用電學串聯連接。壓 電陶瓷圓片通過支撐片安裝在中空正六面體的外表面上。 本實用新型提供的三維同振型壓電陶瓷矢量水聽器，加速度計采用雙迭片壓電陶 瓷彎曲園片與灌注水銀組成，使加速度靈敏度得到很大提高；水聽器采用壓電陶瓷管電學 上串聯連結，增加聲壓靈敏度6dB，降低了聲壓水聽器由于安裝載體加速度變化引起的干擾 信號，提高聲壓接收水聽器的信噪比，以上技術措施的實現，使得三維水銀加速度計的接收 靈敏度在低頻和次聲頻下有高的靈敏度并提高了其抗干擾能力。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是本實用新型雙迭片彎曲壓電陶瓷圓片結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括殼體l，殼體1內設有一中空正六面體2，中空正六面 體2內注有水銀3，在中空正六面體2外表面上設有三對雙迭片彎曲壓電陶瓷圓片4 ;殼體 1內還設有由兩個壓電薄壁陶瓷圓環6構成的聲壓水聽器。兩個壓電薄壁陶瓷圓環6采用 機械對稱安裝。壓電陶瓷圓片4之間采用電學串聯連接。壓電陶瓷圓片4通過支撐片5安 裝在中空正六面體2的外表面上。 本實用新型中，加速度傳感器的敏感元件由壓電陶瓷圓片4構成，如圖2所示，在 使用時把三對，每對兩只壓電陶瓷圓片4相互正交安裝在一個由有機玻璃材料加工成的中 空正六面體2的外表面上，再往該中空正六面體2內注入水銀3就構成三維水銀加速度計。 將三維水銀加速度計和供聲壓水聽器6使用兩個壓電薄壁陶瓷圓環共同組裝在一個由硬 質泡沫塑料制成的芯柱上，最后用聚氨脂橡膠進行整體灌封制成三維同振型壓電陶瓷矢量 水聽器"。如果把它放入水下聲場中，在聲壓和質點振速作用下，"三維同振型壓電陶瓷矢量 水聽器"能得到X， Y， Z方向質點振速信號和聲壓水聽器拾取的聲壓信號。所得到的四路信 號就可以去做不同用途的信號處理，實現對水中信號的檢測。
權利要求一種三維同振型壓電陶瓷矢量水聽器，包括殼體(1)，其特征在于殼體(1)內設有一中空正六面體(2)，中空正六面體(2)內注有水銀(3)，在中空正六面體(2)外表面上設有三對雙迭片彎曲壓電陶瓷圓片(4)；殼體(1)內還設有由兩個壓電薄壁陶瓷圓環(6)構成的聲壓水聽器。
2. 根據權利要求1所述的三維同振型壓電陶瓷矢量水聽器，其特征在于兩個壓電薄壁陶瓷圓環(6)采用機械對稱安裝。
3. 根據權利要求2所述的三維同振型壓電陶瓷矢量水聽器，其特征在于壓電陶瓷圓片(4)之間采用電學串聯連接。
4. 根據權利要求1所述的三維同振型壓電陶瓷矢量水聽器，其特征在于壓電陶瓷圓片(4)通過支撐片(5)安裝在中空正六面體(2)的外表面上。
專利摘要一種三維同振型壓電陶瓷矢量水聽器，包括殼體，殼體內設有一中空正六面體，中空正六面體內注有水銀，在中空正六面體外表面上設有三對雙疊片彎曲壓電陶瓷圓片；殼體內還設有由兩個壓電薄壁陶瓷圓環構成的聲壓水聽器。本實用新型的加速度計采用雙疊片壓電陶瓷彎曲圓片與灌注水銀組成，使加速度靈敏度得到很大提高；水聽器采用壓電陶瓷管電學上串聯連接，增加聲壓靈敏度，降低了聲壓水聽器由于安裝載體加速度變化引起的干擾信號，提高聲壓接收水聽器的信噪比，以上技術措施的實現，使得三維水銀加速度計的接收靈敏度在低頻和次聲頻下有高的靈敏度并提高了其抗干擾能力。
文檔編號G01H11/08GK201464028SQ20092008749
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月22日 優先權日2009年7月22日
發明者田忠仁, 陳斌 申請人:中船重工海聲科技有限公司