[发明专利]用于声波或地震波接收的水下听音器

说明书

本发明涉及用于接收声波或地震波的水下听音器。

压电水下听音器领域内的现有技术例如参见专利FR-1,556,971；2,122,675；2,733,831或2,748,183或者专利US-3,970,878；4,336,939或4,926,397；5,541,894或5,815,466。

通过安装对压力变化敏感的元件(每个由压电陶瓷制成的圆盘组成，每侧放置一对电极)形成水下听音器是众所周知的。每张圆盘粘贴在诸如隔膜之类的柔性支撑上，其中一面暴露在待测量的压力变化下。

柔性支撑件例如是由刚性外罩或杯状物中央部分支撑，该杯形物周边部分得到加强且呈刚性，并且靠在另一个等同的杯状物上，自身携带一个或更多的敏感元件，两个杯状物限定了外罩。两个敏感元件的电极电学互联从而补偿因为加速度引起的寄生效应。

当外部静态压力增大时，两个平盘弯曲直到相互抵靠。它们的间隔选择为当相互压迫时的最大变形在弹性变形极限内。由此保护传感器不致偶然过压。这样形成的外罩可以覆盖一层对声波透明的材料。

敏感元件可以在外部紧固在外壳上并且提供保护涂层(例如清漆合成树脂粘结剂层)从而保持电极之间足够的电学绝缘。这种类型水下听音器的灵敏度良好并且在静水压下变化不大(例如在10MPa的静水压下不超过10％)。

按照另一种众所周知的布局，敏感元件被紧固在杯状物内表面并且因此是外罩内部，外罩保护了每支感元件不受外部介质的影响。但是这种布局下，压电敏感元件(煅烧的陶瓷圆盘并且易碎)在静水压增大使平盘弯曲时损坏。由于紧固在凸起的面，所以敏感元件位于外罩内部的水下听音器灵敏度较低并且在静水压增大时大幅度减小。

众所周知的是将前面两种组合在水下听音器内，两个隔膜构成闭合的外罩，每个携带一对敏感元件，一对在外罩外部，另一对在内部，两对电学并联从而补充两种模式固有的缺陷，但是这种方案代价较高。

如图9所示，对于一对敏感元件位于外罩内部或外部的对称连接水下听音器而言，其共同的缺点是电容随静水压变化较大。当敏感元件位于内部时它随静水压增大而增大(曲线C_int)，而当敏感元件位于外部时它随静水压增大而减小(曲线C_ext)。

按照本发明的水下听音器使得一对敏感元件可以克服现有技术对称连接水下听音器的缺点。

它包含由两个杯状物(例如通过冲压成形工艺制成)限定的闭合外罩，这两个杯状物互相抵靠，每个都提供柔性隔膜并且每个至少与电极相连的两个压电敏感元件并且电学互联，这两个敏感元件分别紧固在隔膜上，一个在外罩外部，另一个在外罩内部。

按照较佳实施例，水下听音器包含至少两个尺寸不同并且例如直径不同的敏感元件。

与杯状物不接触但其电极与杯状物接触的敏感元件的电极例如电学互联。

按照本发明的带一对敏感元件的水下听音器结合了现有技术水下听音器的优点。其内电极电容在较宽压力范围内基本上为常数，并且如果敏感元件的尺寸不同，则所获灵敏度与外罩外部对称连接获得的灵敏度为同一数量级。

按照实施例，水下听音器包含刚性管，它包含至少一个检测单元；适于接收和支撑至少一个外罩的空心平坦中心单元，该中心单元卡入刚性管内；以及对每个外罩和刚性管一部分内表面的保护密封涂层。

按照实施例，每个外罩的杯状物沿周边相互抵靠并且中心单元(由一片制成或者由两片制成并且在涂敷密封涂层后可移去)提供内部滑槽用于外罩两个杯状物周边的插入。

通过以下结合附图对本发明的描述，可以进一步理解本发明的其他特征和优点，其中：

图1示出了敏感元件非对称连接下水下听音器检测单元的剖面图；

图2示出了接收单元外罩卡入的中心单元；

图3示出了中心单元两个部分的变化例；

图4示出了带开口端的图2实施例的变化例；

图5示出了带包含接收单元的管子的装置；

图6示出了制造工艺，它在管子内引入铸模片以限定插入外罩周围的注入空间；

图7示出了实施例，其中在注入和固化构成护皮的物质之后去除中心单元；

图8示出了前一实施例的变化例，其中去除中心单元之后的空间部分被铸模片15占据；

图9示出的曲线表示内部对称连接(C_int)的外部对称连接(曲线C_ext)和按照本发明的非对称连接(C_int/ext)的敏感元件内电极电容C作为压力的函数；