[实用新型]一种深水水听器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种检波器，具体涉及一种深水水听器。

背景技术

压电效应是指，当沿一定方向对某些介质施力使其变形时，介质内部就产生极化现象，使其两个表面产生数量相等符号相反的电荷，即产生了电动势。水听器正是利用这种压电效应，将水声信号转换成了电信号。

随着石油工业和电子工业的发展，世界石油的使用量日趋增加，石油资源勘探成为石油工业的先行产业。地球海陆比例较大，因此海洋石油勘探成为现代石油勘探主要目标。在石油的地球物理勘探中，浅海水听器探测是野外采集工作的第一环节，也是海洋石油勘探仪器中的关键环节。水听器探测作为海洋石油勘探的第一道工序，对勘探数据采集的质量起到十分重要的作用。随着现代海洋石油勘探不断向深层发展，亟需一种工作水深能达到500米的水听器。

水听器大致分有源和无源两种，目前勘探上使用的无源型水听器使用方便，不需要电源和外围电路，但探测方向性不好、很难达到超过100米工作水深。普通海洋勘探中使用的水听器由四个压电陶瓷三叠片组成，每两个陶瓷片组成一个共鸣腔，四个压电陶瓷之间采用两串两并的组合方式。陶瓷后端采用变压器进行阻抗匹配。压电陶瓷越薄其灵敏度越大，为了提高接收灵敏度，一般压电陶瓷片的厚度在毫米以下，这种压电陶瓷片受到压力容易产生裂纹，从而导致水听器损坏，而这也正是其工作深度很难提高的主要原因，为了保证可靠性，最大工作深度只有70m，难以满足水深能达到500米的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有陶瓷片制成的水听器在深水环境中工作易损坏的缺陷，而提供一种深水水听器。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种深水水听器，包括水听器本体、密封插头和电荷放大电路，上述水听器本体包括下端盖、聚氨酯外护套、固定海绵、上端盖和压电陶瓷管单元；固定海绵设置在聚氨酯外护套内，所述压电陶瓷管单元置于固定海绵中；聚氨酯外护套内部充满硅油；聚氨酯外护套的两端分别与下端盖和上端盖密封连接；上述压电陶瓷管单元包括压电陶瓷管护壳、下堵头、压电陶瓷管、上堵头和接线端子；压电陶瓷管护壳为桶形，一端为开口，另一端设有底板；压电陶瓷管安装在压电陶瓷管护壳内，压电陶瓷管的两端分别固定安装下堵头和上堵头，下堵头与所述底板固定连接，接线端子固定连接在上堵头上；压电陶瓷管的外壁与上述压电陶瓷管护壳之间填充聚氨酯。上述密封插头和电荷放大电路设置在水听器本体外部，密封插头的一端与上端盖固定连接，密封插头通过导线与上述接线端子连接；密封插头的另一端连接电荷放大电路。

上述压电陶瓷管单元为两个，两个压电陶瓷管单元沿压电陶瓷管护壳中心轴线上下对称设置且并联连接，并且两个压电陶瓷管单元分别进行单独的极化，工艺简单。

为提高深层低频信号的接收能力，使水听器具有足够的带宽，同时使抗干扰性进一步增强、提高信噪比，上述电荷放大电路采用差分输入、输出方式的电荷放大电路进行阻抗匹配和放大。

为提高密封性能，上端盖、下端盖分别与聚氨酯外护套之间采用超声波焊接。

为便于聚氨酯外护套内部充满硅油，下端盖中心开设通孔。

工作过程：将深水水听器放入水中，所述深水水听器测量水中的声波信号，所述的压电陶瓷管单元由于受到声波压力的作用发生压电效应，则深水水听器利用压电换能原理将检测到的声信号转换为电信号，通过采用差分输入差分输出工作模式的电荷放大电路将电信号输出。采用本实用新型选用的压电陶瓷单元，以及采用差分方式电荷放大电路进行阻抗匹配，从源头上降低了水听器的噪声。

本实用新型具有以下优点：

1、普通海洋勘探水听器采用压电陶瓷片，在与陶瓷片垂直的方向上灵敏度最大，而与陶瓷片平行方向上的灵敏度明显变差，而本实用新型舍弃传统压电陶瓷片共鸣腔的结构，将以往海洋勘探水听器经常采用的压电陶瓷片改为了压电陶瓷管，使得水听器各个方向上的接收灵敏度保持一致，具有了更好的方向性。相对于常用石油勘探采用的片状压电陶瓷，本实用新型采用的管状压电陶瓷单元，谐振频率较高，在1000Hz以下时，具有平坦的阻抗特性，便于接收浅层、薄层的高频弱信号，具有很好的采集能力。

采用的压电陶瓷管外部填满硅油，工作在水中时，聚氨酯外护套对陶瓷管起保护作用，使陶瓷不会被环境压力压裂。同时硅油可以将水声信号耦合至压电陶瓷管，经试验，这种结构工作水深可达500m，极大提升了海洋勘探水听器的工作水深。

2、采用两只并联的压电陶瓷管，有效提高了抗干扰能力。