[发明专利]一种全水深低频宽带高灵敏度的压电水听器

说明书

本发明公开了一种全水深低频宽带高灵敏度的压电水听器，其包括：压电陶瓷圆管元件，高强度纤维增强塑料包覆层，环氧绝缘环，低噪声前置放大电路，高强度非金属端盖，高阻水丁晴橡胶包覆层和引线电极。

技术领域

本发明涉及压电水听器领域，特别涉及一种全水深低频宽带高灵敏度的压电水听器。

背景技术

在大洋板块向大陆板块俯冲地带上的深海中，存在着一种被科学家称为“海沟”或“海斗深渊”的区域，该区域水深范围约从6000米到11000米。据统计，全球共有37条超过6000米水深的“海斗深渊”，所涉及的海域接近于我国的陆地面积。这些海洋区域缺乏阳光、食物供给匮乏，但具有超高的静水压力、特殊的海底地形和活跃剧烈的构造活动。很多大地震、海啸产生于深渊深处，深渊科学正逐渐成为国际海洋科学领域的一个前沿热点。因此，为开展深渊研究，全水深水听器已成为迫切需求。全水深水听器除了需要具有低频宽带、小型化、低温环境稳定等特点外，同时应满足全水深(最大工作深度11000m，即耐静水压110MPa)、高灵敏度(无前放水听器优于-190dB)的要求。

目前，水听器主要包括：压电陶瓷、压电复合材料、PVDF薄膜材料、以及光纤水听器。压电陶瓷具有耐压性能高、时间稳定性长、灵敏度响应平坦以及形状可根据设计任意成型等诸多特点。因此，在深水水听器中,压电陶瓷被广泛应用。根据工作模式分类，压电陶瓷水听器主要有：弯曲圆盘式、薄板弯曲振动式和圆管径向振动式。前两类压电水听器由于压电材料的构造、特性和工作形式的限制，工作深度相对较浅；径向极化的压电陶瓷圆管型水听器由于管状构造的优良抗压性，并且具有水平无指向性、接收灵敏度高、结构简单、工作性能稳定等特点，是深水水听器的重要实现技术途径。

中国专利2012104049408《一种耐高静水压小型压电水听器及其制作方法》中，阐述了一种压电陶瓷圆管外圆表面电极分段、相反方向极化、柔性橡胶封堵圆管端盖、聚氨酯定位环与包覆的深水水听器及制作方法。这种水听器圆管的外形结构上是一个整体的圆管，分段极化相当于两段极性相反的圆管的串联组合，可有效提高水听器的整体性和灵敏度，根据其资料说明获知该型水听器耐静水压可达40MPa。但对于全水深深水水听器的设计方案，申请人认为该发明所述1mm壁厚分段极化的压电陶瓷圆管及利用柔性橡胶封堵陶瓷圆管端盖的方案难以满于耐静水压110MPa的需求，且所述的包覆陶瓷圆管的聚氨酯在超高静水压下存在渗水率高的问题，将难以保证110MPa的超高静水压条件下的长期稳定工作。

美国Optimum Applied Systems公司研制成功的OASE型水听器可满足全水深要求，该型水听器同样采用PZT接收型压电陶瓷圆管为敏感元件。为满足全水深的耐压要求，其采用陶瓷圆管外套丁酯保护套，然后灌油式密封，用来实现隔绝海水和护套内外压力平衡，达到全水深工作的目的。根据其产品宣传资料获悉，耐静水压可达110MPa，但其平坦工作频带(响应1dB起伏)仅限于0-5kHz，而且，其尺寸偏大，且放油外护套使用过程中对尖锐物体切割无法保护，否则破损漏油失效。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有的水听器无法实现全水深，高灵敏度，低频宽带的技术问题，本发明提供了一种全水深低频宽带高灵敏度的压电水听器。