[发明专利]一种深海侧扫声呐基阵及制备方法

说明书

本发明涉及一种深海侧扫声呐基阵及制备方法，包括侧扫声基阵振子、防水透声层、去耦层、金属外壳、发射电缆和接收电缆，所述的侧扫声基阵振子被包裹于去耦层内，且侧扫声基阵振子的上端灌注有防水透声层，该组合成的装置外层包裹有一层金属外壳；所述的发射电缆和接收电缆位于金属外壳的侧面，贯穿于金属外壳侧面且直至嵌入于去耦层内。制备方法：将压电陶瓷颗粒布成线阵，然后在压电陶瓷颗粒阵的上方灌注硅微粉复合材料作为匹配层；在各单元之间和单元背后放置耐15MPa静水压的采用玻璃微珠复合材料的去耦层。本发明具有工艺简单可靠、耐1000m深水压、温度稳定性好、压力稳定性好、灵敏度高的优点。

技术领域

本发明属于水声换能器基阵技术领域，尤其涉及一种深海侧扫声呐基阵及制备方法。

背景技术

人类为了获得丰富的海洋资源，首先必须了解海底地形和地貌，由此促进了侧扫声呐的问世。侧扫声呐有三个突出的特点：一是分辨率高，二是能得到连续的二维海底图像，三是价格较低。基于这些优势，侧扫声呐出现以后很快得到广泛应用，现在已成为水下探测的主要设备之一，主要用来实现水底地貌成像。目前，侧扫声呐通过增加接收阵的方法使其具有测深功能的测深侧扫声呐，从而获得更为可靠的测深数据。

侧扫声呐应用广泛，主要应用于如下领域：(1)海洋测绘：侧扫声呐可以显示微地貌形态和分布，可以得到连续的有一定宽度的二维海底声图，而且还可以做到全覆盖不漏测；(2)海洋地质调查：侧扫声呐的海底声图可以显示出地质形态构造和底质的大概分类；(3)海洋工程勘探：广泛应用于海洋工程勘探，如海底电缆、海底输油管线的路由器调查等；(4)寻找水下沉船沉物和探测水雷：侧扫声呐的分辨力高，可以发现水雷等小目标，可以发现沉船，并能显示沉船的坐卧海底姿态和破损情况；(5)侧扫声呐还广泛应用于其他方面，如渔业研究、水下考古等等。

由于侧扫声呐工作频率较高，高频声波在海水中衰减较快，为了获得深海地形地貌及海底沉积物的信息，就需要采用拖曳方式或安装在AUV平台上来缩短侧扫声呐的工作距离。因此，开发研制应用于深海环境的耐高静水压、温度稳定性好、压力稳定性好的声基阵是深海工作的侧扫声呐应用提出的必然要求，是亟待解决的科学技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种具有工艺简单可靠、耐1000m深水压、温度稳定性好、压力稳定性好的深海侧扫声呐基阵及制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种深海侧扫声呐基阵，包括侧扫声基阵振子、防水透声层、去耦层、金属外壳、发射电缆和接收电缆，所述的侧扫声基阵振子被包裹于去耦层内，且侧扫声基阵振子的上端灌注有防水透声层，该组合成的装置外层包裹有一层金属外壳；所述的发射电缆和接收电缆位于金属外壳的侧面，贯穿于金属外壳侧面且直至嵌入于去耦层内。所述的侧扫声基阵振子由发射阵哑元、发射线阵单元、发射线阵之间去耦单元、接收线阵单元、接收线阵之间去耦单元、接收阵哑元和侧扫声基阵振子去耦单元组成；并由一条发射阵哑元、两条电并联的发射线阵单元、两条发射线阵之间去耦单元、八条独立工作的接收线阵单元、九条接收线阵之间去耦单元、一条接收阵哑元依次相间排列；该侧扫声基阵振子背面及周围灌注玻璃微珠复合材料，构成侧扫声基阵振子去耦单元和去耦层。

作为优选，所述的发射线阵单元和接收线阵单元构成侧扫声基阵振子的主体，发射阵哑元和接收阵哑元构成侧扫声基阵振子的哑元结构，发射线阵之间去耦单元、接收线阵之间去耦单元和侧扫声基阵振子去耦单元是侧扫声基阵振子的去耦结构；其中发射阵哑元和接收阵哑元位于侧扫声基阵振子的边缘处，发射线阵单元与发射阵哑元相邻，发射线阵之间去耦单元位于发射线阵单元与发射阵哑元之间，接收线阵单元与发射线阵单元、接收阵哑元相邻，接收线阵之间去耦单元位于接收线阵单元与接收阵哑元之间。

作为优选，所述的发射阵哑元和发射线阵单元采用PZT4压电陶瓷作为驱动单元，硅微粉复合材料作为发射匹配层。

作为优选，所述的接收线阵单元和接收阵哑元采用采用PZT5压电陶瓷作为敏感单元，硅微粉复合材料作为接收匹配层。