[发明专利]一种高灵敏度甚低频位移矢量水听器

说明书

本发明涉及涉及矢量水听器以及电涡流传感器领域，具体涉及一种高灵敏度甚低频位移矢量水听器。包括外壳部分、内部框架部分和传感部分；其中，外壳部分为一柱体结构，其顶部预留有孔，底部左右两侧安装有固定用角铁；内部框架部分位于外壳部分内部，主体为一圆柱体刚性框架，其与外壳部分刚性连接；传感部分位于内部框架部分左右两侧。本发明引入超顺磁性溶液，在甚低频下灵敏度较高，极大的增加了矢量水听器的灵敏度，且具有易于安装、稳定性高、抑制噪声能力强、线缆不会对测量产生影响等优点。

技术领域

本发明涉及矢量水听器以及电涡流传感器领域，具体涉及一种高灵敏度甚低频位移矢量水听器。

背景技术

矢量水听器技术于20世纪40年代产生，相较于传统的声压水听器，矢量水听器可以获取水下声场中的矢量信息，包括水质点的位移、振速、加速度及声压梯度等信号。如今，振速、加速度及声压梯度式矢量水听器的技术已经趋于成熟，在水声的各个领域中都有着广泛的应用，然而位移式矢量水听器的研究较少，仍旧处于起步阶段。

由于甚低频声信号由于在水中衰减较小、传播距离较远从而成为远程探测和深海探测的有效手段。同时，随着减振降噪技术的不断发展，水下目标的辐射噪声不断下降，其频段甚至已经达到低于环境噪声的水平，使得传统矢量水听器的探测性能急速降低，然而在一百赫兹以下的低频、甚低频段集中了潜艇目标声辐射的绝大部分能量，且该频段声信号的波导传播随距离的衰减较小，对于潜艇来说，无论降噪能力如何加强，几十赫兹以下的轴频、叶频无法消除，因此，目前矢量水听器向低频、甚低频段发展是非常必要的。

传统的矢量水听器为加速度式矢量水听器，由于其自身特性，在低频段内灵敏度较低，而位移式矢量水听器，其灵敏度幅频特性是随频率的减小，每倍频程6dB增大，因此其灵敏度在低频、甚低频下相对较高。因此，位移传感器作为矢量水听器的敏感元件对低频性能有着一定的提升。

目前，电涡流位移矢量水听器由于其优秀的甚低频性能逐渐进入人们的视野。参考论文“Eddy-current non-inertial displacement sensing for underwaterinfrasound measurements”，国外对于电涡流式矢量水听器的研究有了一定的开展，然而其作者并未在水下进行实验，且其水听器样机由于位移传感器量程较大，牺牲了灵敏度，同时其水听器受到悬挂绳的作用，对其自由运动产生影响，该论文总体在探索阶段。在国内，这一领域暂无发表的资料。

发明内容

本发明的目的在于提供稳定性高、抑制噪声能力强并且易于安装的一种高灵敏度甚低频位移矢量水听器。

本发明的目的是这样实现的：

一种高灵敏度甚低频位移矢量水听器，包括外壳部分、内部框架部分和传感部分；其中，外壳部分为一柱体结构，其顶部预留有孔，底部左右两侧安装有固定用角铁；内部框架部分位于外壳部分内部，主体为一圆柱体刚性框架，其与外壳部分刚性连接；传感部分位于内部框架部分左右两侧；

外壳部分，包括：充油管1、充油口10以及角铁11；充油管1为一柱体结构，其上表面预留有孔；充油口10位于充油管1上表面预留孔处；两个角铁11分别位于充油管1下表面左右对称两端，其与充油管1刚性固定；

内部框架部分，包括：安装框架2、非磁性材料被测柱体3以及弹性元件5；安装框架2为一圆柱体刚性框架，其与充油管1刚性连接；非磁性材料被测柱体3位于安装框架2几何中心，其与安装框架2共轴；弹性元件5为拉伸弹簧或软橡胶绳，其一端连接在安装框架2上，另一端连接在非磁性材料被测柱体3上；

传感部分，包括：电涡流传感器4、导线6、水密件接插件7以及安装平台9；安装平台9为一笼式结构，其远离安装框架2轴线一侧刚性固定在安装框架2上，其指向安装框架2轴线一侧预留开孔，其底端同样预留开孔；电涡流传感器4位于安装平台9侧面预留开孔部位；导线6一端通过安装平台9底端预留开孔部位与电涡流传感器4连接，一端与水密件接插件7连接；水密件接插件7位于安装框架2底部。