[发明专利]一种二维四极子指向性水听器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有工作频带可变，可同步共点测量声压、声压梯度和声压二阶梯度的二维四极子指向性水听器。

背景技术

四极子指向性水听器是一种能够同步共点测量水中声压、声压梯度以及声压二阶梯度的传感器，水质点的声压梯度与水质点振速、振动的位移和加速度等矢量可以相互换算，水质点的声压二阶梯度则与水质点振速梯度、振动位移梯度和加速度梯度等并矢量可以相互转换。四极子指向性水听器相比矢量水听器具有更尖锐的指向性和更高的指向性指数，其中纵向四极子指向性图的-3dB波束宽度为65°，横向四极子指向性图额-3dB波束宽度为45°，而矢量水听器偶极子指向性图的-3dB波束宽度为90°，四极子指向性水听器组合指向性图（声压、声压梯度及声压二阶梯度加权求和的归一化指向性）的-3dB波束宽度最小可达65°，指向性指数9.5dB，而目前广泛应用的矢量水听器的组合指向性图-3dB波束宽度最小只能达到104°，指向性指数6dB。因此，四极子指向性水听器在目标的探测与定位等领域具有很广阔的应用前景。

目前已公开的具有四极子指向性的水听器并不多见，这类具有高指向性的水听器为了达到测量声压二阶梯度的目的采用了数目众多的传感器，致使水听器结构复杂，可靠性差。另外，采用差分近似原理设计的四极子指向性水听器工作频带受到传感器间距和满足测量误差的限制，导致工作频带较窄。申请号201210414957.1三维水听器虽然简化了传感器的个数，但给水听器提供弹性悬挂的框架结构非常复杂，在水下的散射影响较大，且声波频率越高散射作用越强，因此限制了水听器的上限工作频率。专利号US6697302B1高指向性声接收器，同样简化了传感器数目，但胶状弹性支撑结构密度的不均匀性以及胶体内部可能存在的气泡给水听器周围声场增加了许多不确定性，且水听器整体灌封，内部个别敏感元件损坏无法更换，只能废弃，成本较高。因此，本发明设计制作了一种结构更为简单，水听器工作频带可调，能够同步共点测量水下声压、声压梯度以及声压二阶梯度的二维四极子指向性水听器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构更简单、工作频带更灵活、指向性更为锐化的二维指向性水听器。

本发明的目的是这样实现的：

二维四极子指向性水听器，包括二维复合矢量水听器、两个透声盖板，上下两个透声盖板组成二维四极子指向性水听器的框架，二维复合矢量水听器安装于透声盖板之间。

透声盖板呈十字形。

由四个二维复合矢量水听器分别安装于呈十字形框架的端部。

透声盖板的板体上安装有挂钩，二维复合矢量水听器上也安装有挂钩，二维复合矢量水听器的挂钩与透声盖板的挂钩之间由弹性连接件连接在一起。

透声盖板的板体上均匀分布有可安装挂钩的螺纹孔。

二维四极子指向性水听器的框架由等长双头螺柱和六角法兰面螺母在透声盖板的边缘配合组装构成。

透声盖板的中心有水听器出线通孔，水听器出线通孔的周围均匀分布连接测量系统的螺纹孔。

透声盖板由玻璃增强塑料构成。

本发明的有益效果在于：

本发明仅利用四只二维复合矢量水听器就可以测量水中的声压、声压梯度两个分量和声压二阶梯度四个分量，结构简单，框架透声性能良好，对水下声场影响较小。复合矢量水听器间距可调，使四极子指向性水听器适用于不同的工作频带。

附图说明

图1是二维四极子指向性水听器空间结构图；

图2是二维四极子指向性水听器敏感元件空间分布图；

图3是复合矢量水听器结构示意图；

图4是盖板结构示意图；

图5是二维四极子指向性水听器的组合框架图；

图6是二维四极子指向性水听器的纵向四极子指向性；

图7是二维四极子指向性水听器的横向四极子指向性。

具体实施方式

二维四极子指向性水听器，包括带有声压通道的二维复合矢量水听器和刚性连接的两块透声盖板，将二维复合矢量水听器两两对称悬挂在透声盖板中。

二维复合矢量水听器为4个，其中除了包含两个振速通道还复合了声压通道，以直角坐标系为参考，复合矢量水听器布放于x轴和y轴的两侧，以坐标原点为对称。

同轴向的二维复合矢量水听器的间距远小于声波波长。

盖板由透声性能较好、有一定结构强度的材料制成，例如玻璃增强塑料。

下面结合附图对本发明做进一步描述。