可用于深水水下的同振式矢量接收器制造技術

本實用新型專利技術的目的在于提供可用于深水水下的同振式矢量接收器，包括慣性單元、壓電敏感單元、耐壓殼體、密封單元、電纜頭，慣性單元為擁有十通孔的立方體，壓電敏感單元包括六組獨立的壓電片堆，每組壓電片堆分別與慣性單元相連，密封單元包括側向密封蓋、主密封蓋，密封單元和耐壓殼體剛性連接，密封單元將慣性單元與壓電敏感單元組成的機構密封在耐壓殼體里，主密封蓋上安裝電纜頭。本實用新型專利技術可在3000m水下正常工作，在20-1000Hz甚低頻頻率范圍內能夠高質量的接收水下聲場的矢量信息，具有較強的抗干擾能力，水密殼體與敏感元件一體化灌注而成結構簡單、可靠性強，可以廣泛應用于深水低頻水聲測量領域。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及的是一種水下接收器，具體地說是在深水環境下工作的具有中性浮力的接收器。
技術介紹
水下接收器，通常稱作水聽器，它可以接收到在水下聲場中傳播的聲信號。根據接收到的聲信號不同可以分為聲壓水聽器和矢量水聽器，聲壓水聽器能夠獲取水下聲場中傳播的聲壓信號；矢量水聽器能夠獲取水下聲場中傳播的矢量信號，包括質點位移、加速度、 速度以及聲壓梯度等信號。矢量水聽器，國外通常也稱作水下矢量信號接收器，根據工作機理不同分為壓差式和同振式兩種類型，是近十年來國內水聲領域十分關注的新型水聲換能器件之一。與經典的聲壓水聽器相比，同振式矢量水聽器具有更高的低頻靈敏度、更理想的低頻余弦指向特性和小巧的體積、較輕的質量(在水下基本呈中性浮力)，因此在水聲工程各個方面得到廣泛的應用，特別是聲納浮標。隨著矢量水聽器應用需求的不斷迫切，矢量水聽器的研制工作得到迅速發展。目前，國內在矢量水聽器的研究方面已經基本實現系列化頻率范圍從幾Hz到十幾kHz甚至更高、靈敏度從_210dB -170dB甚至更高、平均密度已經接近水介質密度1000kg/m3甚至更低，被測物理量包括速度、加速度以及聲壓梯度，外形尺寸大到200 300mm、小到30 40mm甚至更小，形狀有三維球形、二維柱形以及一維圓盤等(參見陳洪娟.矢量傳感器.哈爾濱工程大學出版社，2006;楊德森.矢量水聽器原理及應用引論.科學出版社，2009)。但在國內，如上所述目前研制的矢量水聽器應用深度一般只有幾百米(不超過 IOMPa)。隨著海洋資源開發與遠洋戰略的不斷發展，國內外深海探測儀器設備的需求越來越多、越來越迫切。作為一種具有巨大應用潛力與優勢的新型水下接收器——矢量水聽器， 目前國內只有能夠在IOOOm深水環境下工作的樣品(參見楊松濤.深水矢量水聽器的研制 [D],哈爾濱工程大學，2010)。國外在深水矢量水聽器的研制和應用領域，美國一直處于世界領先水平。比如， 1988 年，美國海軍的 Richard G. Adair, John A. Orcutt 和 William Ε. Farrell 帶領研究小組在南太平洋5. 5千米處成功應用矢量水聽器作為接收設備進行了水下聲學測試并對接收的矢量信號進行了相關的處理，表明該小組所應用的矢量水聽器可以承受至少^MPa的靜水壓(參見RICHARD G. ADAIR, JOHN A. ORCUTT，AND WILLIAM Ε. FARRELL. Infrasonic Seismic and Acoustic Measurements in the Deep Ocean. IEEE JOURNAL OF OCEANIC ENGINEERING, VOL. 13，NO. 4, OCTOBER 1988) ； 1995年，美國加利福尼亞海洋環境大學斯克利普斯研究所的Peter F. Worcester等人在其開展的海洋環境監測項目(ATOC)中，通過在深度超過2000米的海底放置垂直矢量水聽器線陣來提取海洋環境數據，每條線陣安置 40個水聽器，在更早的1994年1-2月間，這些研究人員還曾對矢量水聽器陣元進行過單 1蟲白勺 1 } ! ( #JAL :Peter F. Worcester, Kevin R. Hardy, David Horwitt, and DouglasA. Peckham. A DEEP OCEAN DATA RECOVERY MODULE.)；美國俄勒岡州立大學、北加利福尼亞州立大學和隸屬于美國國家海洋大氣委員會的太平洋環境實驗室的研究人員在太平洋南緯21度25分12. 6秒，西經176度12分45. 5秒處水深500-1500米區間開展了海底水文信息探測，所用設備為垂直三元矢量線陣，實驗于2009年12月至2010年4月歷時5個月， 成功的收集到該水域的海洋聲場信息(參見H. Matsumoto, D. Bohnenstiehl，R. P. Dziakl, L. Williams,R. Gliege,C. N. Meinig and P. Harben. AVertical Hydrophone Array Coupled via Inductive Modem for Detecting Deep-Ocean Seismic and Volcanic Sources)。此外，俄羅斯1989年曾在南中國海水深3000米處采用浮標在l-12Hz、32_141Hz 和282-SOOHz頻率進行過水下噪聲測量，表明其矢量水聽器設備可以工作在1500m左右深 /K區域(參見 V. A. Shchurov. Coherent and diffusive fields of underwater acoustic ambient noise. J. Acoust. Sec. Am. 90(2), Pt. 1, August 1991 :991-1001P)。如上所述，盡管國外在深水矢量水聽器的應用方面積累了大量的實際經驗，但是， 其實驗中使用的矢量水聽器大多屬于壓差式矢量水聽器，而對于同振式矢量水聽器來講， 目前還未見到工作在3000m深度的文獻報道。
技術實現思路
本技術的目的在于提供可以在3000米水深的海洋環境中、在20-1000HZ頻率范圍內獲取聲場質點加速度矢量信號的可用于深水水下的同振式矢量接收器。本技術的目的是這樣實現的本技術可用于深水水下的同振式矢量接收器，其特征是包括慣性單元、壓電敏感單元、耐壓殼體、密封單元、電纜頭，慣性單元為擁有十通孔的立方體，壓電敏感單元包括六組獨立的壓電片堆，每組壓電片堆分別與慣性單元相連，密封單元包括側向密封蓋、主密封蓋，密封單元和耐壓殼體剛性連接，密封單元將慣性單元與壓電敏感單元組成的機構密封在耐壓殼體里，主密封蓋上安裝電纜頭。本技術還可以包括1、所述的壓電片堆包括4片壓電片或壓電圓管，壓電片之間并行連接，壓電圓管之間并行連接。2、所述的慣性單元的十通孔分別位于立方體的六個面中心處和兩個正交的對角剖面的四個頂點處。3、所述的耐壓殼體為沿X、Y、Z軸向分別擁有三個正交通孔的球體，且在通孔與球面相交處有一平面，其上有0型圈凹槽。本技術的優勢在于1.在3000m水下正常工作；2.在20-1000HZ甚低頻頻率范圍內能夠高質量的接收水下聲場的矢量信息，具有較強的抗干擾能力；3.水密殼體與敏感元件一體化灌注而成結構簡單、可靠性強。本技術可以廣泛應用于深水低頻水聲測量領域，如深海通信、應答以及探測寸。附圖說明圖1為本技術的結構示意圖；圖2為本技術的慣性單元示意圖；圖3為本技術的壓電敏感單元示意圖；圖4為本技術的耐壓殼體示意圖；圖5為本技術的主密封蓋示意圖。具體實施方式以下結合附圖舉例對本技術做更詳細地描述結合圖1 5，本技術它包括敏感單元、慣性單元、密封單元和耐壓殼體以及連接導線和輸出電纜。所述的敏感單元由六組獨立的壓電片堆組成，每組4片壓電片并行連接(也可以由壓電圓管代替)，其中每三組壓電片堆極性相同。每組壓電片堆通過粘接與慣性單元上的敏感單元基座聯結，慣性單元是一個擁有十通孔的立方體，十通孔分別位于立方體的六個面中本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.可用于深水水下的同振式矢量接收器，其特征是包括慣性單元、壓電敏感單元、耐壓殼體、密封單元、電纜頭，慣性單元為擁有十通孔的立方體，壓電敏感單元包括六組獨立的壓電片堆，每組壓電片堆分別與慣性單元相連，密封單元包括側向密封蓋、主密封蓋，密封單元和耐壓殼體剛性連接，密封單元將慣性單元與壓電敏感單元組成的機構密封在耐壓殼體里，主密封蓋上安裝電纜頭。2.根據權利要求1所述的可用于深水水下的同振式矢量接收器，其特征是所述的壓電片堆包括4片壓電片或壓電圓管，壓電片之間并行連接，壓電圓管之間并行連接。3.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳洪娟，張虎，鄒亮，楊松濤，王文芝，靳建嘉，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：實用新型
國別省市：