[实用新型]二维同振型压电陶瓷矢量水听器

说明书

技术领域

本实用新型及一种用于同时拾取水中声场某质点处振动速度信息和声压信息的传感器件，即二维同振型压电陶瓷矢量水听器。

背景技术

声场是一个既含有矢量(质点振速)和标量(声压)的物理场。在以往的水声设备中，多数只使用了声场中声压量来进行水中导航、探测和通信。随着声纳技术向低频、宽带、高指向性方向发展的需求，在上世纪八十年代以后，采用矢量水听器进行水中低频探测的技术迅速发展。矢量水听器与声压水听器相比有显著特点：一是通过加速度传感器(或振速、或位移传感器)可以检测声场中质点速度，形成二维(或三维)的正交偶极指向性；二是偶极指向性在低频很宽的范围内，与频率和水听器尺寸无关；三是质点速度与声压相位差90°；四是体积重量比较小和轻。

这些特点使矢量水听器在以下领域使用有显著优越性：一是对低频、甚低频的水中低噪声目标和海洋噪声检测，克服了用声压技术带来的巨大孔径问题。二解决了水平拖曳阵中左右舷分辨模糊问题。三是实现用单个矢量水听器对低频、甚低频的被动测向技术。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种小尺寸、低频宽带，能够同时拾取水中声场某质点处振动速度信息和声压信息的二维同振型压电陶瓷矢量水听器。

本实用新型的目的是这样实现的：一种二维同振型压电陶瓷矢量水听器，包括压电弯曲梁加速度传感器1及压电陶瓷管声压水听器2，其特征在于：压电弯曲梁加速度传感器1是由应力螺杆5将多片带孔的压电陶瓷片7经正交电极分割后与质量块3进行粘接，粘结陶瓷片7电学上采用并联连结，压电陶瓷声压水听器2中的两个径向极化的压电陶瓷管对称的安装在支撑板6两端，电学上采用串联连结。压电弯曲梁加速度传感器1正交两路信号分别引出；声压水听器信号引出，共三路信号送到前置放大器。

本实用新型所提供的二维同振型压电陶瓷矢量水听器，一是采用悬臂梁加速度传感器的设计及纵向极化的压电陶瓷圆片粘结成弯曲梁加质量块，在压电圆片上采用正交电极分割，电学上采用并联连结，形成二维振速的正交相加信号输出；二是水听器采用径向极化的两个压电陶瓷管，在电学上采用串联对称连结，在机械上对称安装。

以上两项技术措施的实现，使得压电加速度传感器加速度灵敏度比用径向极化的陶瓷管要高出6～8dB；声压接收灵敏度比两管并联连结也增加6dB，最主要的是解决了由于矢量水听器安装在运动载体上引起的加速度干扰信号得以抵消，大大提高声压接收的信噪比。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型压电管电分割连接示意图。

图3是本实用新型加速度传感器结构示意图。

具体实施方式

本实用新型工作原理如下：加速度传感器1采用悬臂梁加速度计结构：由多个压电片7粘结成晶堆棒，棒的一端固定在支撑板6上，另一端与一个质量块3粘结形成棒端的质量负载。端盖4起水密封作用。在声场中声波作用下，把力传递到压电加速度传感器1上，使它产生弯曲振动，由于每片压电片7采用左右、上下、正交分割电极，压电片7形成内电极8和外电极9，采用图2所示的连接电路就得到二倍的正交偶极信号。声压水听器是由二个径向极化的压电陶瓷管组成矢量水听器外壳，此时声场中声压信号由它拾取。所得到的三路信号就可以去做不同用途的信号处理，如与前置放大器等连接，以实现对水中信号的检测。