[发明专利]一种高灵敏度中频矢量水听器

说明书

本发明公开了一种高灵敏度中频矢量水听器，包括电路板、水密层和五个弯曲圆盘振子，电路板呈十字型，五个弯曲圆盘振子由中心位置的弯曲圆盘振子和周围的四个弯曲圆盘振子组成，弯曲圆盘振子由压电陶瓷片A、压电陶瓷片B和衬板构成，极化方向相同的压电陶瓷片A，压电陶瓷片B通过导线串联，每两个弯曲圆盘振子通过电路板焊接构成一个矢量通道，声压通道由中心位置的弯曲圆盘振子构成。本发明的有益效果为：本发明在矢量水听器有较小尺寸要求的前提下，保证其有相对高的灵敏度，在矢量水听器尺寸和声学性能之间寻求一种优化平衡。本发明设计的矢量水听器主要优点为结构形式简单，并具有抵消加速度影响的性能。

技术领域

本发明涉及水听器领域，主要是一种高灵敏度中频矢量水听器。

背景技术

“双声压型”矢量水听器以传统的声压水听器为基础，结构简单，原理清晰，但是受其工作原理的制约(k△r1)，工作频带较窄，接收灵敏度较低，特别是在低频(小于1kHz)。

(1)工作原理

“双声压型”矢量水听器是由两只复数灵敏度(幅值及相位的频率响应)相同的声压水听器组合而成，水听器间距远小于波长，利用有限差分近似，由两只声压水听器的输出电压差值推算出两只水听器中心点处的声压梯度。

“双声压型”矢量水听器余弦指向性受k△r1的条件限制，这就要求构成矢量水听器的波尺寸要很小，才能保证较好的余弦指向性。在声压水听器选定的情况下(声压水听器灵敏度为定值)，两只声压水听器之间的距离与矢量水听器的灵敏度成正比，与方向性的余弦程度成反比，既要保证矢量水听器有较小的尺寸，又要有相对高的灵敏度，需要在水听器尺寸和声学性能寻求一种优化平衡。

(2)常用的设计方法

典型的双声压型压差式矢量水听器一般采用双迭片作为敏感元件，这种水听器结构简单，工艺可靠，在水下不承受静压力，因此可以做成薄片，有利于提高低频段灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种高灵敏度中频矢量水听器，应用于新型浮标声纳项目中的主动定向声纳浮标中，矢量水听器最大线性尺寸为120mm，应用频率范围4.6kHz～6.4kHz，矢量通道声压灵敏度级为-191.5dB(在4.6kHz处)，同时在结构上具有较好的适装性。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种高灵敏度中频矢量水听器，包括电路板、水密层和五个弯曲圆盘振子，电路板呈十字型，五个弯曲圆盘振子由中心位置的弯曲圆盘振子和周围的四个弯曲圆盘振子组成，弯曲圆盘振子由压电陶瓷片A、压电陶瓷片B和衬板构成，极化方向相同的压电陶瓷片A，压电陶瓷片B通过导线串联，每两个弯曲圆盘振子通过电路板焊接构成一个矢量通道，声压通道由中心位置的弯曲圆盘振子构成，通过聚氨酯或者其他透声材料真空灌注，进行水密形成水密层。

所述的弯曲圆盘振子采用空气背衬式，一组凹凸板粘接后形成带空气腔的衬板，通过定位夹具和加力夹具分别将一片压电陶瓷片A的正极和压电陶瓷片B的负极粘接在衬板的上下表面，压电陶瓷片A、压电陶瓷片B和衬板粘接后构成一个弯曲圆盘振子，通过常温环氧胶将五个弯曲圆盘振子粘接在十字型的电路板上，固化后将弯曲圆盘振子的引线与电路板焊接。

所述的压电陶瓷片A，压电陶瓷片B的极化方向为厚度极化。

所述的凹凸板采用铝合金。

本发明的有益效果为：本发明在矢量水听器有较小尺寸要求的前提下，保证其有相对高的灵敏度，在矢量水听器尺寸和声学性能之间寻求一种优化平衡。本发明设计的矢量水听器最大线性尺寸为120mm，具有较小的尺寸，并且在工作频带4.6kHz～6.4kHz内，具有良好的余弦指向性，偶极子方向性的不对称性小于±1dB，偶极子方向性的归零深度大于14dB，在4.6kHz处灵敏度大于-192dB；本发明设计的矢量水听器主要优点为结构形式简单，并具有抵消加速度影响的性能。

附图说明