[发明专利]一种高精度矢量水听器

说明书

本发明公开一种高精度矢量水听器，包括第一超声波振子、第二超声波振子、激光发射器、激光检测器、摄像机、处理器，第一超声波阵子和激光发射器连接，第二超声波振子连接激光检测器、摄像机和处理器，摄像机和处理器通过数据线连接。当第一超声波振子和第二超声波振子发射的超声波对发时，就会在两个超声波振子之间形成稳定的驻波声场，此驻波声场会形成局部负压，导致水中生长出声空化泡，当有要检测的外界声音信号传入时，将会对稳定的驻波声场产生扰动，导致此声空化泡发生微小形变。激光器发射的激光透过此声空化泡进入激光检测器，激光检测器接收此透过声空化泡的光信号，将光信号变化转换成电信号并进行处理，从而提取外界声场的变化情况。

技术领域

本发明涉及水声传感技术领域，特别是涉及一种高精度矢量水听器。

背景技术

声矢量传感技术是在最近十年间备受水声界关注的研究焦点之一。从上世纪五十年代中期美国学者发表的有关使用惯性传感器直接测量水中质点振速的经典论文以来，到在上世纪七八十年代前苏联的学者利用其研制成功的声矢量传感器(复合水听器)开展海洋环境噪声研究，直至上世纪九十年代声矢量传感器技术研究热潮才逐渐兴起。1989年俄国学者出版了世界上第一部有关声矢量传感技术的专著“声学矢量-相位方法”，较全面的论述了声矢量传感器技术的原理和应用。2003年出版的“海洋矢量声学”发展了海洋环境噪声的声压标量场特性的研究，提出了基于声矢量传感器的海上实验、数据处理以及理论分析等一整套方法。

目前，美国和俄罗斯在矢量水听器研制应用方面处于领先地位。上世纪70年代，美国就矢量水听器成功应用于远程浮标声纳AN/SSQ-53系统和DIFAR定向浮标中，在战略拖曳阵中SURTASS中也采用了矢量水听器。目前美国的研究主要集中在矢量传感器、矢量舷侧阵声纳、矢量舰壳声纳以及矢量水雷声引信方面，并且还在探索矢量水听器在拖曳线列声纳中的应用，甚至开发了矢量信号处理专用的DSP模块。前苏联在上世纪80年代也开始研制拖曳矢量线列阵声纳，先后有БГА11-9-17/5、БГА10-4、БГА5-3/2、БГА24-9-6/4等型号的矢量线列阵。当前俄罗斯的矢量水听器还在海岸预警声纳、海洋环境噪声测量和水雷引信等方面得到应用。

在我国，压电矢量水听器的研究也有多年历史，开展这方面工作较多的主要有哈尔滨工程大学、西北工业大学、中船重工715所和中科院声学所。国内的相关工作可追溯到上世纪九十年代初有关声压梯度水听器和双水听器声强测量等研究工作，但真正较深入开始研究的时间在1998年以后。1998年松花湖实验和2000年大连海试是国内最早的两次关于声矢量传感器技术的外场实验，随后的2002年密云水库实验和2003年东海、南海声矢量传感器线阵实验。多年前，我国还通过对俄引进，全面展开压电矢量水听器的工程应用研究。然而现有的水听器灵敏度不够高，而且不能在恶劣的水下环境中实现长期、稳定的工作。随着社会的发展，现在急需一种能在恶劣的水下环境中长期工作并能实现高灵敏度测量的水听器。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度矢量水听器，以解决上述现有技术存在的问题，旨在为浅海低频的水声研究和实际应用提供一种具有更高灵敏度和更高抗干扰能力的高精度矢量水听器。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种高精度矢量水听器，包括第一超声波振子、第二超声波振子、激光发射器、激光检测器、摄像机、处理器；

所述第一超声波阵子和所述激光发射器固定连接；

所述第二超声波振子固定连接所述激光检测器、所述摄像机和所述处理器；

所述第一超声波振子和所述第二超声波阵子通过活动杆连接并且正对放置，通过调节所述活动杆展角调节所述第一超声波振子和所述第二超声波振子的相对距离；

所述摄像机和所述处理器通过数据线连接，所述数据线将所述摄像机采集的图像实时传输到所述处理器进行处理及存储。

优选地，所述第一超声波振子和所述第二超声波振子采用同一型号的超声波振子。