[发明专利]对静态压力变化不敏感的信号传感器

说明书

本发明涉及一种信号传感器，它对置身其中（周围）的介质内的静态压力变化不敏感。

这种信号传感器可以用在希望进行声学测量的任何介质中，特别是水中。例如，在海洋学中，它适于进行水下探测工作或构成适用于形成海底地震探测工作的多传感器接收装置。

法国专利2122675中揭示了一种包括两个圆板的水听器，两圆板中至少一个包括一中央柔性部份，其上固定一个由压电陶瓷圆片形成的敏感元件，在圆片的相对两平面上各连有一个电极。两圆板的周缘部分被加固成为刚性的、两圆板互相贴合在其间形成一个充满空气的内腔，所要测量的地震信号的变化使每一柔性中央部分产生形变，敏感元件受压（弯曲）工作，从而使它具有很高的灵敏度。随着浸入深度的增加而增大的静态压力，有可能引起例如每一柔性板朝容器内部弯曲。该器件设计得使柔性板在静态压作用下可能（产生）的形变是可以恢复的，为此例如这样选择两圆板之间的空隙，这种间距使它们的形变成为不可恢复（不可逆）之前两圆板彼此相抵。

这种水听器只适于某一给定的深度范围。

把这两块相向的圆板加厚，可以增加水听器工作的深度范围，但对灵敏度不利，同时还应该指出的是，工作在弯曲状态下的每一敏感元件的电容随着形变的弯曲程度而变化，从而使水听器的响应特性随着深度而发生变化。

法国专利1556971揭示了一种水听器，它包括一个固定于柔性薄板上的敏感元件。该柔性薄板固定在一刚体上，后者有两个充满空气的内腔，内腔由一毛细管道连通。第一腔室由一柔性膜片与外部介质隔开，柔性薄板的外表面暴露于所要测量的压力下，第二内腔中的压力加在其内表面上。外界压力的变化经柔性膜片的形变传递至第一内室，而毛细管起低通滤波器的作用，防止所要测量的压力的动态变化从该薄板的内侧传入第二内腔，这样就可以测量动态压力变化。

采用了这样的结构，水听器能够工作的深度范围明显增大，其范围基本上由膜片通过形变补偿外界静态压力变化的能力所决定。还应指出的是，毛细管的动态变化滤波效应取决于其长度，如果希望朝低频方向尽可能地加宽这种水听器的通带，则必须采用很长的毛细管，实际上，这种解决方案难以同要制造小型水听器的结构相协调，例如构成地震浮筒时要使用大量水听器，所以这种水听器必须尽可能地小型化。

本发明的目的是提出一种改进的信号传感器，具有宽广的频率带通并能经受较大的静态压力变化，由此可作为特别是水下应用场合的压力传感器来使用。

本发明的传感器避免了上述缺陷。

它包括至少一块柔性板，一个固定在该板上的敏感元件，以及一个使上述柔性板的一面不受介质压力动态变化影响的滤波装置。在该传感器中，滤波装置包括一定量的基本上不可压缩的吸收材料，用来把介质的静态压力的变化传递到该表面上。

这种基本上不可压缩的吸收材料置于例如向介质敞开的容器内。

这块基本上不可压缩的吸收材料由例如所谓合成物质形成的硬质材料制成的纤维做成，或由用涂有粘结剂或浸于某种液体中的固体材料（如玻璃）形成的球体来做成。

在一个实施例中，本发明的传感器包括至少一对柔性板，每一柔性板有一敏感元件和基本上不可压缩的吸收材料，该材料用来使每一柔性板的一个表面不受介质中压力的动态变化的影响。

柔性板可以是，例如，一种放有阻尼材料并开孔的普通容器的壁，该容器可能包含一个格栅覆盖的部分并填充有例如玻璃球。

如果阻尼材料有足够的凝聚性可以被切成块，那末本发明的传感器可以将至少一块柔性板及其敏感元件贴在上述阻尼块的一个面上来构成。

基本上不可压缩的吸收材料，无论它是固体还是浸渍液体的，由于其适于传递介质中静态压力的任何变化，所以，每一柔性板的两相对表面受到同样的力，这样，就完全克服了在已有技术的传感器中由于介质静态压力增加引起的有害效应和/或局限性。

因为采用的吸收材料基本上是不可压缩的，本发明的传感器可以经受可能的压力，这就使得压电陶瓷的使用成为可能，这种材料相对来说容易碎裂，但粘接至极薄和非常柔软的板上，具有优良的电声转换效率。

不论选择哪一种实施例来形成本发明的传感器，结构都比较简单，这是因为吸收材料处于与外部介质同样的压力下，甚至在某些情形下，本身浸渍着这种介质。密封地隔离传感器容器的内部介质时可能会遇到的困难在这里得以完全避免。

制作具有小孔并且例如由格栅覆盖且填有吸收材料的容器是很容易的。这样，能够以较低的成本获得非常敏感的小型传感器。