[发明专利]一种扭转型非惯性式矢量水听器

说明书

本发明公开了一种扭转型非惯性式矢量水听器，属于振动传感器技术领域。本发明解决了现有水声工程领域非惯性型矢量水听器工作带宽有限、灵敏度较低的问题。本发明首次将压电陶瓷的剪切运动运用在非惯性矢量水听器上，利用了d₁₅高的压电参数实现在小体积条件下非惯性矢量水听器高灵敏度接收，且该非惯性型矢量水听器无需差分输出，可直接输出矢量信号，消除了信号的差分误差，同时也避免了惯性式矢量水听器需要悬挂的不足。

技术领域

本发明涉及一种扭转型非惯性式矢量水听器，属于振动传感器技术领域。

背景技术

矢量水听器是一种可以接收水下声波矢量信号(质点振速、质点加速度或质点位移)的水声换能器。可应用于声纳浮标，潜标系统、水下目标探测、海洋环境背景噪声测量、远距离水声探测等方面。矢量水听器从大类上主要分为惯性式矢量水听器和非惯性式矢量水听器两种。现有惯性式矢量水听器(同振型矢量水听器)虽然低频灵敏度较高，但使用时通常需要悬挂系统，反复悬挂不但会带来系统特性的不稳定且使用不便利，同时悬挂系统会使矢量水听器整体体积过大。而非惯性式矢量水听器(压差型矢量水听器)虽不用悬挂系统，使用比较方便，但其信号通常为差分输出，不但引入了误差，且带宽有限、灵敏度不高。

目前，矢量水听器天然的余弦型指向性及多通道信息输出的特点越发受到重视，而惯性式矢量水听器需要悬挂、非惯性式矢量水听器带宽有限、灵敏度不高的不足限制了矢量水听器进一步应用。因此，提供一种无需悬挂、带宽较大，灵敏度较高的矢量水听器是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有水声工程领域非惯性型矢量水听器工作带宽有限、灵敏度较低的问题，提供一种扭转型非惯性式矢量水听器。

本发明的技术方案：

一种扭转型非惯性式矢量水听器，包括接收棒1、外套2、压电陶瓷环3和内衬杆4，所述的压电陶瓷环3紧密套装在内衬杆4上，外套2紧密套装在压电陶瓷环3的外侧，接收棒1竖直固定在外套2的外侧。

进一步限定，压电陶瓷环3极化方向为圆环圆周的切线方向。

进一步限定，该矢量水听器通过内衬杆4固定在U形基座5的开口端。

进一步限定，压电陶瓷环3的外电极面为信号输出电极，压电陶瓷环3的内电极面为接地端。

进一步限定，接收棒1的材质为声学刚性材料或低密度复合材料。

更进一步限定，接收棒1的材质为金属或玻璃微珠与环氧树脂组成的低密度复合材料。

进一步限定，内衬杆4和基座5的材质为钢、铜或高密度合金材料。

进一步限定，外套2的材质为铝合金等低密度金属材料。

进一步限定，多个矢量水听器的内衬杆4连接形成阵列，相邻矢量水听器的接收棒1互相平行，相邻矢量水听器之间的距离为所需频率半波长。

进一步限定，多个矢量水听器的内衬杆4连接形成二维矢量水听器，相邻矢量水听器的接收棒1互相垂直，相邻矢量水听器之间的距离远小于所需频率波长。

本发明具有以下有益效果：本发明首次将压电陶瓷的剪切运动运用在非惯性矢量水听器上，利用了d₁₅高的压电参数实现在小体积条件下非惯性矢量水听器高灵敏度接收，且该非惯性式矢量水听器无需差分输出，可直接输出矢量信号，消除了信号的差分误差，同时也避免了惯性式矢量水听器需要悬挂的不足。

附图说明

图1为矢量水听器结构示意图；

图2为切向极化的压电陶瓷环示意图；

图3为实施例1的矢量水听器的灵敏度曲线图；

图4为实施例1的矢量水听器的指向性图；