[发明专利]一种共振空腔水听器的工作频率拓展方法

说明书

本发明公开了一种共振空腔水听器的工作频率拓展方法，水听器的工作频率小于等于阈值时，所述方法包括：水听器包括：圆柱螺旋管道器件或立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件、麦克风布放位置、扫描螺旋线、电源和信号线、固定麦克风的盖子、插入麦克风的孔、平面螺旋管道器件的一个横截面、以及麦克风；过圆柱螺旋管道器件或立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件的表面任意一点布放位置，用垂直于扫描螺旋线的平面截取立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件，获取截面图；通过数值计算不同条件下的螺旋线的弧长，通过调节弧长连续地调节工作频率。

技术领域

本发明涉及水听器领域，尤其涉及一种共振空腔水听器的工作频率拓展方法。

背景技术

水听器可以将水下声信号转换为电信号，并广泛用于水下声检测、测距、通信、充液加压管道的泄漏检测等。灵敏度是水听器最重要的性能指标之一，高的灵敏度可以带来更高的信噪比以及更长的检测和通信距离。

为了提高水听器的灵敏度，一方面，采用具有更高压电系数的新材料来提高压电转换效率；另一方面，采用增敏结构提高声压到压电水听器的压电材料的振动的耦合效率或提高声压到光纤水听器的光纤的动态应变的耦合效率。当水听器在远离共振频率的频带中工作时，其频率响应是平坦的，并且可以在非常宽的频率范围内接收信号。然而，一些用于回声检测和通信的水听器通常在谐振频率下工作以获得足够高的灵敏度，而在其他频率下它们的灵敏度则尽可能低以抑制环境噪声的干扰。在窄带场景中使用的水听器，一般使用具有共振现象的固体增敏结构和液体共振腔来提高灵敏度。

这类共振型水听器，都是利用固体元件本身的共振或液体腔的共振，其共振频率与壳体尺寸和材料属性有密切关系，因此设计变量多、结构复杂、设计成本高，无法充分满足各种频率水听器的快速设计和制备的需求。

发明内容

本发明提供了一种共振空腔水听器的工作频率拓展方法，可避免传统水听器为增加灵敏度所引起的设计周期长、结构复杂、成本高的缺点，详见下文描述：

一种共振空腔水听器的工作频率拓展方法，水听器的工作频率小于等于阈值时，所述方法包括：

水听器包括：立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件、麦克风布放位置、扫描螺旋线、电源和信号线、固定麦克风的盖子、插入麦克风的孔、螺旋管道的一个横截面、以及麦克风；

过立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件的表面任意一点布放位置，用垂直于扫描螺旋线的平面截取立体螺旋管道器件或平面螺旋管道器件，获取截面图；通过数值计算不同条件下的螺旋线的弧长，通过调节弧长连续地调节工作频率。

其中，平面螺旋管道器件上、截面上设置有麦克风布放位置，麦克风布放位置处设置有麦克风，麦克风上设置有电源和信号线，以及固定麦克风的盖子，电源和信号线与麦克风焊接在一起，麦克风插入小孔进而固定在平面螺旋管道器件上。

当水听器的工作频率大于阈值时，所述方法包括：

水听器包括：球形腔或扁圆柱腔或长圆柱腔或长方体腔或圆环腔，将麦克风插入空腔中，获取截面图；

敲击外壳，记录麦克风声音数据做傅里叶变换，得到频谱图，识别特征峰，如果预期工作频率f0与特征峰fri，i＝1,2,3,…之一相等，则该器件可用；如不相等，则等比例改变腔体的尺寸，旧器件和新器件的尺寸比例系数为f0/fri，使得新器件的工作频率之一fri等于预期工作频率f0。

其中，电源和信号线与麦克风焊接在一起，麦克风通过空腔上的小孔插入水听器、安装在截面上，电源和信号线的一部分露在水听器的外部，电源和信号线穿过盖子，电源和信号线、盖子之间、以及盖子、小孔之间由速干胶水密封固定。

本发明提供的技术方案的有益效果是：