[发明专利]一种耐高静水压小型压电水听器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水听器，更具体说，它涉及一种耐高静水压小型压电水听器及其制作方法。

背景技术

随着海洋地震勘探技术的不断进步，深海远距离工程勘探和研究得以飞速发展，勘探地域范围从沿海大陆架逐步向大洋深处延伸。海洋地震勘探电缆是目前获取海底地震数据的重要技术手段，数字化的勘探电缆根据任务、海域和环境条件的限制有多种形式，其中的深海拖曳电缆、海底固定缆和大深度声纳线列阵等用于深海勘探和研究，作业深度可达水下500～4000米。这种环境条件下，包含压电水听器在内的声学传感器所承受的最大静水压可达到40MPa以上。作为上述物探电缆采集弱小声信号的核心部件，要求压电水听器具有小型、低频、宽带、高灵敏度、匹配简单等常规基本特征外，能够适合深海工作，具有耐高静水压能力成为突出特点，同时要求具有良好的压力、温度、时间稳定性。

此前，作为海洋地震勘探电缆专用的压电水听器，按照工作模式分类主要有弯曲圆盘式、薄板弯曲振动式、圆管（圆环）径向振动式等，前面两类水听器由于压电材料的构造、特性和工作形式的限制，只能装备水面和浅海勘探作业电缆和水面舰艇拖曳线列阵声纳，工作深度相对较浅。圆管（圆环）型水听器由于管状构造的优良抗压性，是目前深海勘测作业电缆和大深度声纳线列阵的重要选择。

中国专利200510080342.X《拖曳线列阵用小型耐静压力水听器》中，阐述了一种有两个管内分段电极的压电陶瓷圆管、外壳、上下端盖、中间支撑环、密封胶等组成的水听器，两个压电陶瓷圆管同轴排列，圆管内部电极串联连接，结构件与压电圆管之间用胶粘接，这种水听器声学性能好，并且性能根据需要可进行调节，但是，水听器结构和制作工艺相对较复杂，关键是不能承受高静水压，只能适合作业深度在几米到几百米的浅海环境中使用。

中国专利CN86 2 10266《分段电极圆管水听器》中，阐述了一种三个不同宽度分段电极压电圆管，配合铝制盖板、橡皮垫圈、固定螺杆的组合的水听器，同样相对复杂的结构和工艺，适合作为测量水听器，不适合成缆，同样不能满足大深度高水压的使用环境。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构合理，适用于大深度高水压使用环境的耐高静水压小型压电水听器及其制作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：这种耐高静水压小型压电水听器，包括高强度聚氨酯包覆层、压电陶瓷圆管、柔性橡胶封堵、定位环、两根细导线等，所述的压电陶瓷圆管外形呈圆柱形，压电陶瓷圆管的极化方向为径向极化，压电陶瓷圆管的外圆表面电极有1～2毫米宽的间隔，将外圆表面电极对称分隔为两段，两段圆管的极化方向相反，外圆电极加直流正向电压的为水听器的正电极，外圆电极加直流负向电压的为水听器的负电极；压电陶瓷圆管的内圆表面为公共电极，外形结构上是一个整体的圆管，电路上是两段极性相反的圆管的串联组合，定位环固定在间隔处；压电陶瓷圆管的两端口用柔性橡胶封堵，内部形成密闭的空腔；细导线分别焊接在分段电极的中央，作为水听器的正、负电极引出线，从水听器端面引出；所述压电陶瓷圆管外表面由透声并耐压的高强度聚氨酯包覆层完全包覆。

作为优选：所述包覆层由高强度聚氨酯通过热浇铸成型工艺将胶体注入专用模具中加温硫化制成，高强度聚氨酯属于聚醚型聚氨酯，硬度为100A，与压电陶瓷圆管表面和PVC护套之间有良好的粘接性。

作为优选：所述包覆层在压电陶瓷圆管周围形成均匀包覆，灌注成型后压电陶瓷圆管位于包覆层中央，压电陶瓷圆管的轴线和包覆层的轴线完全重合，包覆层周边厚度控制在2~5毫米，包覆层顶端的厚度不得小于5毫米。

作为优选：所述压电陶瓷圆管由接收型的锆钛酸铅压电材料制成，圆管的长度尺寸大于或等于圆管直径尺寸的4倍，圆管壁厚约为1毫米。

作为优选：所述柔性橡胶堵头为由硬度小于50A的聚氨酯弹性体、氯丁橡胶或硅橡胶制成的堵头，外形呈圆台状，圆台直径与压电陶瓷圆管直径过盈配合，高度为2～5毫米。

作为优选：所述定位环为由高强度聚氨酯通过热浇铸成型工艺将胶体注入专用模具中加温硫化制成的水听器可夹持部位；定位环厚度为1～2毫米，定位环的外径与包覆层的外径相等，定位环的中间有圆孔，可套入并固定在压电陶瓷圆管的间隔处；定位环上有均匀分布的三个触点，在灌注模具内腔形成支撑；定位环设有便于胶体的流入和气泡的溢出的镂空部分。

作为优选：所述细导线为带PVC挤出护套的标准导线。