[发明专利]一体化弯曲式矢量水听器

说明书

本发明提供了矢量水听器技术领域一种一体化弯曲式矢量水听器，包括标量通道结构、矢量通道结构以及支撑结构。标量通道结构包括标量通道压电元件和标量通道金属敏感元件。矢量通道结构包括矢量通道压电元件和矢量通道金属敏感元件。支撑结构包括环形支撑柱与环形端盖。本发明通过采用串联电连接的三叠片为基本结构，标量通道为两个内部串联的三叠片相并联，矢量通道为四个内部串联的三叠片相并联。两通道采用共用框架作为支撑结构，基座既是标量通道上三叠片的金属基座，也是矢量通道上加速度计的外壳体，达到了减小了矢量水听器体积的效果，满足矢量水听器小型化的日益迫切需求。

技术领域

本发明涉及矢量水听器技术领域，具体地，涉及一种一体化弯曲式矢量水听器。

背景技术

在水声测量领域中，标量水听器可以把标量的声压信号转化为对应的电信号，这一转换能力使其一直占据着主要的地位，但是暴露的一些问题也愈加地明显，例如无法准确地判断拖曳线列阵的左右舷等问题。一个完整的声场不仅包括标量声压性能参数，还包括水下质点的振速、加速度、声压梯度等矢量信息。因此，到二十世纪中期，对于声学矢量场的研究逐渐兴起，能够获得声场矢量信息的矢量水听器具有更加广泛的实际研究意义。在水声领域中，通常研制的矢量水听器是由声压传感器与矢量传感器组合而成，可以同时测量水下声场中的标量(声压)信息与矢量(质点振速、加速度、声压梯度等)信息。矢量水听器同传统的标量水听器相比较而言，可以同时获得水下声场的更多性能参数，为后续的信号处理提供了重要依据，并且在抑制各项同性噪声、目标定位、低频指向性等方面具有其显著优势，提供了许多新的解决水声领域问题的方法和思路。现今，矢量水听器技术已然发展为水声测量技术领域中最有前景的方向之一。

矢量水听器与标量水听器相比，具有低频灵敏度高、指向性好等优点，因此在水声工程各领域得到广泛应用，特别是随着矢量水听器成阵技术的不断发展，其在水下远程探测方面的优势愈加突出。目前，矢量水听器多用于面阵和线阵等矢量阵列中，且随着多极子成阵技术的发展，其阵列孔径也越来越小，因此，对于矢量水听器小型化的需求日益迫切。

经现有技术检索发现，中国实用新型专利公告号为CN214200363U，公开了一种高灵敏度中频矢量水听器,包括电路板、水密层和五个弯曲圆盘振子，电路板呈十字型，五个弯曲圆盘振子由中心位置的弯曲圆盘振子和周围的四个弯曲圆盘振子组成，弯曲圆盘振子由压电陶瓷片A、压电陶瓷片B和衬板构成，极化方向相同的压电陶瓷片A，压电陶瓷片B通过导线串联，每两个弯曲圆盘振子通过电路板焊接构成一个矢量通道，声压通道由中心位置的弯曲圆盘振子构成。

该发明中声压通道同样采取了以弯曲圆盘为蓝本的结构，但其矢量通道本质是一个压差水听器，利用的是声压梯度作为矢量信号，而本发明中是同振式矢量水听器，矢量通道是一种十字梁式加速度计，与本申请有着原理上的不同。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种一体化弯曲式矢量水听器。

根据本发明提供的一种一体化弯曲式矢量水听器，包括标量通道结构、矢量通道结构以及支撑结构；

所述标量通道结构包括标量通道压电元件和标量通道金属敏感元件，所述标量通道金属敏感元件上两端串联设置所述标量通道压电元件构成三叠片结构一，多个所述三叠片结构一并联组成所述标量通道结构；

所述矢量通道结构包括矢量通道压电元件和矢量通道金属敏感元件，所述矢量通道金属敏感元件上两端串联设置所述矢量通道压电元件构成三叠片结构二，多个所述三叠片结构二并联组成所述矢量通道结构；

所述支撑结构包括环形支撑柱与环形端盖，所述标量通道结构与所述矢量通道结构周围设置多个环形支撑柱与多个环形端盖固定支撑所述标量通道结构与所述矢量通道结构。

一些实施方式中，所述矢量通道金属敏感元件包括立方体质量块和长条金属片，多根所述长条金属片设置在立方体所述质量块四周方向上，每根所述长条金属片上两端串联设置所述矢量通道压电元件。