[发明专利]一种三维压差式光纤矢量水听器

说明书

技术领域

本发明属于水声探测技术领域，涉及一种三维压差式光纤矢量水听器。

背景技术

光纤矢量水听器是基于光纤传感技术与矢量水听器技术相结合起来的一类新型传感器，它兼具光纤水听器和矢量水听器的优点。一方面，光纤水听器与对应的常规水听器相比，在灵敏度、动态范围、可靠性等方面具有明显的优势。另一方面，矢量水听器相较于标量水听器具备拾取声场矢量信息如振速、加速度等；单探头具有余弦指向性，能够区分左右舷；声压与振速联合处理拓展信号处理空间；有效抑制各项同性噪声。

目前，在光纤矢量水听器的各种类型中，主要有同振型光纤矢量水听器和压差式光纤矢量水听器。同振型矢量水听器采用严格的制作工艺，使阵元满足在传播介质中具有与传播介质中质点相同的振动形式，利用阵元内部的惯性元件来获取振速信息。压差式矢量水听器利用距离近的2个声压阵元的差分来获取振速信息。基于两类矢量水听器的工作原理差异，压差式较同振式具有安装布放简单，易于实现抗机械振动，更适用于如UUV、深水炸弹等水下机动载体。然而，各大高校、研究院所研制的光纤矢量水听器主要集中在同振式上，而关于压差式光纤矢量水听器，尤其是三维压差式光纤矢量水听器鲜有报道，已有文献主要从传感原理和测试校准方面对低维(集中在一维、二维)压差式光纤矢量水听器进行分析与研究。如：(吕文磊.差式光纤矢量水听器基元和测试技术[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2009)通过顺变柱体的增敏作用和膜片的传导作用，设计了一种压差式光纤矢量水听器传感基元，建立传感基元的分析模型。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种三维压差式光纤矢量水听器，利用压差式光纤矢量水听器技术代替同振式光纤矢量水听器和压电矢量水听器，它既可解决同振式矢量水听器对悬挂安装、机动载体引入的加速度干扰信号等问题，又可克服压电矢量水听器灵敏度不高，能够满足水下机动载体对水声探测的要求。

其技术方案具体如下：

一种三维压差式光纤矢量水听器，包括底座1、支柱2、6个光纤水听器3、水听器安装板4、水听器固定件5、水听器Z轴固定件6和盖板7，

所述底座1包括底座11、预留光纤出入口12、底座盖板13，所述支柱2由3类支柱构成，1号支柱21贯穿水听器安装板4，2号支柱22与3号支柱23共同支撑水听器安装板4，所有支柱最终与底座1、盖板7连接形成支柱框架；

光纤水听器3与水听器固定件5及水听器安装板4固定安装。

进一步，所述支柱2总长L>d+2r，d为压差式轴向光纤水听器间距，r为光纤水听器半径。

进一步，所述1号支柱21、2号支柱22、3号支柱23各4支沿柱体边缘对称分布。

进一步，所述6个光纤水听器3中，其中4个光纤水听器3竖立正交等距分布XY平面，另外2个光纤水听器3在Z轴向与水听器Z轴固定件6固定，使得光纤水听器3横放与XY平面平行，同时满足各轴向光纤水听器3间距为d；水听器Z轴固定件6分别固定于底座1与盖板7。

本发明的有益效果：

本发明的三维压差式矢量水听器结构合理，制作工艺简单，可靠性高。本发明水听器很好的降低了由于矢量水听器安装在运动载体上引起的加速度干扰信号的影响，同一维压差式相比，可获取全空间声压和矢量声速信息，通过水声信号处理，可直接得到目标的方位。

附图说明

图1为本发明的三维压差式光纤矢量水听器结构示意图；

图2为具有光纤收纳仓功能的底座结构示意图；

图3为所示支柱的结构示意图；

图4为三维压差式光纤水听器核心光纤水听器结构示意图；

图5为所示光纤水听器固定件结构示意图；

图6为所示光纤水听器安装板；

图7为所示Z轴光纤水听器固定件结构示意图；

图8为所示上端盖板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。