[发明专利]适用于深水的纳机电矢量水听器

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS传感器领域中的矢量水听器，具体是一种超弹性材料透声帽、无气泡、耐大静水压的适用于深水的纳机电矢量水听器。

背景技术

目前，矢量水听器作为测量水下声信号的传感器，在海洋环境特性研究、噪声测量、探测声呐、探测声呐、水声定位、水雷和鱼雷声引线、鱼雷和深水炸弹自导、水下声通信等领域具有广泛的应用前景。MEMS矢量水听器的应用使得水下声源信号的获取得到了巨大的提高。由于深水探测环境的复杂性，所以MEMS矢量水听器的应用效果与很多因素密切相关，其中密封性、耐压性能对于它的应用效果具有重要的影响。

目前，MEMS水听器的技术已趋于成熟，但聚氨脂透声帽过厚导致高压容易产生形变而破裂，聚氨脂透声帽内硅油易漏出，硅油中的气泡、敏感头往外引出导线致使密封不好，严重影响MEMS矢量传感器的在深海探测环境的高压的性能，甚至破坏水听器，MEMS矢量水听器的耐静水压技术、环境适应性技术是两大关键技术，透声帽的材料、气泡、电路引线孔是整个MEMS矢量水听器稳定性、密封性的一大难题，因此，改变透声帽的材料、消除气泡、改变电路引线方式对于MEMS矢量水听器的应用时必不可少的。

如专利号为200910073993.4的中国发明专利公开的“微机电矢量水听器”，此MEMS矢量水听器为目前耐压性能最好的MEMS矢量水听器，但是此矢量水听器仍然会在深水环境下遭受一定程度的损坏，使现有水听器的耐压性能不能满足深水条件。此MEMS矢量水听器的承压上限为2Mpa，如须提高耐压性能，需要解决该MEMS矢量水听器聚氨脂透声帽内硅油易漏出、敏感头往外引出导线致使密封不好等这些造成水听器难以抵抗高静水压的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了通过对封装结构的改进而进一步提高MEMS矢量水听器的密封性、抗大静水压、环境适应性、可靠性等指标，具体是一种适用于深水的纳机电矢量水听器。本发明突破了纳机电矢量水听器的耐静水压的关键技术研究，该水听器能够在不小于20Mpa的水压下正常工作。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种适用于深水的纳机电矢量水听器，包括内置信号处理电路板的不锈钢电路管壳，不锈钢电路管壳顶部延设有内置导线的缩颈管壳、底部管口插接有连接电缆的堵头，缩颈管壳内的导线与不锈钢电路管壳内的信号处理电路板的输入端连接，同时信号处理电路板的输出端通过导线与堵头上的电缆连接；缩颈管壳的顶部固接有开设中心通孔的固定圆盘，固定圆盘上开设有安装槽，安装槽内通过聚氨酯无缝隙地粘接安装有绝缘环形托盘，绝缘环形托盘上设有凸台，绝缘环形托盘上靠近边缘的位置设有环形卡槽，绝缘环形托盘上以其圆心为对称中心均布有八个同时贯穿绝缘环形托盘及凸台的螺孔，其中任意两个螺孔为密封螺孔、剩余六个螺孔为信号螺孔，注油螺孔内安装有注油螺钉（注油螺钉起密封作用）、信号螺孔内安装有镀镍螺钉，并且每个镀镍螺钉都与缩颈管壳内的导线连接（镀镍螺钉不仅起到密封的作用，而且还起到传递数据的作用）；绝缘环形托盘上的凸台上安装有圆形PCB板（圆形PCB板即印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，简称印制板，以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔<如元件孔、紧固孔、金属化孔等>，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接），圆形PCB板上正对绝缘环形托盘上八个螺孔的位置同样开设有八个螺孔，并且圆形PCB板通过注油螺钉和镀镍螺钉与绝缘环形托盘上的凸台固定，圆形PCB板的中心处安装有水听器探测芯片（即：粘结敏感柱体的四梁微结构）；绝缘环形托盘上固接有厚度为0.1mm的透声帽，在高压下几乎没有形变，所述的透声帽包括空心圆柱体，空心柱体底部敞口、顶部由空心半球体封口，空心柱体底部的敞口端通过聚氨酯无缝隙地粘接在绝缘环形托盘的环形卡槽内；透声帽内还设有支撑架，所述的支撑架包括四个呈米字形交叉连接的U形架（四个U形架的交叉点位于U形架的弧形中心处，四个交叉的U形架俯视为一个米字型），四个U形架的八个端部共同固定在一个连接环上，连接环螺纹连接在绝缘环形托盘的凸台上，支撑架的整体尺寸形状与透声帽内表面尺寸形状完全相同，且二者之间无缝隙的紧密结合；透声帽内充满硅油，硅油绝缘、粘度低、阻尼小、不易产生气泡，且硅油中添加有消泡剂，消泡剂的质量占硅油质量的0.1-0.5%，这样在高压下硅油中无气泡，使水听器免受硅油中气泡的闪射效应和高压下气泡造成内外压失衡的影响；不锈钢电路管壳、缩颈管壳、固定圆盘、绝缘环形托盘、凸台、水听器探测芯片、透声帽和支撑架均位于同一轴线上。