[发明专利]一种声压梯度水听器

说明书

本发明涉及一种声压梯度水听器，包括声压梯度水听器，其具体结构为：包括基座，所述基座呈圆柱体结构，基座的外圆周面均匀间隔安装有多个压电三迭片，每个压电三迭片的表面灌封透声橡胶，所述基座的上端面通过螺钉紧固有密封盖板，所述密封盖板的顶面中心位置安装有水密接插件。本发明所述的声压梯度水听器具有尖锐的指向性，并且具有工作频率低、尺寸小、性价比高的特点，可广泛应用于水下目标声学探测、定位与通信，在水下机器人导航通信、港口航道水下警戒探测，海底油气资源勘测等方面具有潜在的重要应用价值。

技术领域

本发明涉及水听器技术领域，尤其是一种声压梯度水听器。

背景技术

近年来随着对低频、超指向声探测技术研究的不断深入，具有小体积的高阶声压梯度水听器成为研究热点。声压梯度具有与频率无关的方向性，比如一阶声压梯度具有偶极子声源的指向性，二阶声压梯度则具有四极子声源的指向性，因此通过测量高阶梯度量可以有效地改善接收器方向性，提高测向精度。

目前，关于利用声场二阶声压梯度量改善接收系统指向性的方法和技术发展较快，涵括了空气声以及水声研究领域，测量手段包括声压直线阵列，矢量平面阵，矢量水听器体积阵列以及高阶水听器等。

测量声场一阶声压梯度有多种方法：

(1)直接测量空间邻近两处位置的声压值，并在后续电路或者处理中做差分运算；

(2)设计一种敏感结构，使其在声压梯度力作用下发生变形，从而产生与梯度力成比例的电或光信号；

(3)根据小振幅声场中声学运动方程，通过测量声压梯度力驱动的刚体运动(速度、加速度等)，获得声压梯度信息，即同振型矢量水听器。对于声场更高阶的声压梯度量，目前有效地方式是对声压(或者质点振速)进行多次差分运算。

现有技术中，提出了一种高指向性声接收器，利用弹性胶将多只加速度传感器封装在球壳内，加速度传感器之间通过有限差分实现二阶声压梯度量测量。该专利在实施上工艺要求较高，无法保证加速度传感器位置和朝向精度，其次，整个球壳内灌满弹性胶体，胶层太厚导致声衰减大，因而声压梯度的灵敏度大大降低。

现有技术中，还提出了一种二维四极子指向性水听器，四个复合式矢量水听器用于直接才测量水中声压及一阶声压梯度，通过有限差分实现二阶声压梯度量测量。受单只矢量水听器的约束，该专利中的指向性水听器仍然存在低成高、体积大的劣势，且弹性元件不一致性、框架的抖动等均会导致较大的测量误差。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种声压梯度水听器，从而可实现对声场一阶声压梯度和二阶混合声压梯度的测量，是一种低频、小尺寸、超指向性的水声接收器。

本发明所采用的技术方案如下：

一种声压梯度水听器，包括声压梯度水听器，其具体结构为：

包括基座，所述基座呈圆柱体结构，基座的外圆周面均匀间隔安装有多个压电三迭片，每个压电三迭片的表面灌封透声橡胶，所述基座的上端面通过螺钉紧固有密封盖板，所述密封盖板的顶面中心位置安装有水密接插件。

其进一步技术方案在于：

所述基座的上端面设置有多个螺纹孔，基座的上端面中部设置有橡胶密封圈，所述螺纹孔与螺钉配合，密封盖板通过橡胶密封圈密封。

所述基座的外圆周面均匀开有多个台阶形状的圆槽，所述圆槽内放置有压电三迭片，压电三迭片与圆槽之间的空隙用透声橡胶灌注。

单个压电三迭片的安装结构为：包括金属背衬片，所述金属背衬片放置在圆槽的台阶处，所述金属背衬片的两侧分别粘贴有压电陶瓷圆片，每个压电陶瓷圆片的外表面焊接有电缆，所述基座内部空间放置有电路板，金属背衬片和压电陶瓷圆片的中心同时设置有过孔，压电三迭片与基座之间设置有走线孔，所述电缆穿过过孔和走线孔后连接至电路板上。