CN101813511A - 一种水听器声压灵敏度测试装置 - Google Patents

一种水听器声压灵敏度测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水听器声压灵敏度测试装置，包括：基础(10)；安装于基础(10)上的振动台(20)，用于产生振动信号；安装于振动台(20)上方的液柱缸(30)，作为测试的容器；安装于基础(10)上的水听器夹具(40)，用于夹持待测水听器；安装于水听器夹具上的标准水听器(61)，用于测量声压；以及连接液柱缸(30)及基础(10)的弹簧(50)，用于调制液柱缸的工作状态并防止侧翻。利用本发明，解决了水听器中振动台功率大、体积大、成本高昂的问题。

Description

一种水听器声压灵敏度测试装置
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种水听器声压灵敏度测试装置。
背景技术
水听器是利用材料的特性以及它与周围环境相互作用产生的种种调制效应，探测液体中压力、声音等信号的仪器。在民用领域，水听器可以通过检测水声信号进行石油勘探、海洋生物监测、海底考察等。在军事领域，水听器作为声纳系统的最前端，承担着探测敌方目标信号的作用。
作为一种重要的装备，水听器必须保证良好的性能。因此，在水听器的生产、使用过程中都必须对其性能进行测试。而水听器的声压灵敏度是一项重要的被测指标。
传统的水听器声压灵敏度测试方法中，振动液柱法是一种比较常用的方法。该方法的原理是在振动台上安放一只液柱缸，在液柱缸中盛入液体，水听器悬挂于液体中。在液柱缸底部安装一只加速度计，用于测量液柱缸的加速度。当液柱缸随振动台一起振动时，水听器所在位置的声压发生变化，该声压可以由液柱高度、水听器深度以及液柱振动的加速度计算得出。从而可以得出水听器的灵敏度。也可采用比较法测试，将一只标准水听器和待测水听器放入液柱缸的同一深度，通过标准水听器测量声压，再计算出待测水听器的声压灵敏度(彭保进等，光纤水听器灵敏度测试研究，光子学报，vol.34，pp.1633-1638)。
然而，该方法的最大缺点是需要大功率的振动台。例如，一只直径15cm，壁厚1cm，高30cm左右的液柱缸，装入水后，其质量就在12kg以上。需要较大功率的振动台才可以驱动，这样的振动台不仅体积大、占用空间较多，而且价格昂贵。如果采用进口设备，仅振动台就需要数万元人民币。
此外，由于液柱缸的体积较大，质量较大，在振动的过程中，尤其是低频振动振幅较大时，容易发生侧翻。
因此，本发明提出一种用于水听器声压灵敏度测试的装置，该装置可以通过较小的激振器实现声压灵敏度的测量并防止侧翻。这是降低水听器的测试成本、推广水听器的研究领域所必需解决的重要技术问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种水听器声压灵敏度测试装置，以解决水听器中振动台功率大、体积大、成本高昂的问题。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种水听器声压灵敏度测试装置，该水听器声压灵敏度测试装置包括：
基础10；
安装于基础10上的振动台20，用于产生振动信号；
安装于振动台20上方的液柱缸30，作为测试的容器；
安装于基础10上的水听器夹具40，用于夹持待测水听器；
安装于水听器夹具上的标准水听器61，用于测量声压；以及
连接液柱缸30及基础10的弹簧50，用于调制液柱缸的工作状态并防止侧翻。
上述方案中，所述振动台20具有可移动部分21，该可移动部分21进一步通过一个法兰盘22与液柱缸30连接，以保证液柱缸30的重心与振动台20的振动方向重合。
上述方案中，所述弹簧50通过带孔螺栓23连接在基础10和液柱缸30之间，以方便更换。
上述方案中，所述弹簧50不少于2根，并且均匀分布在液柱缸30的周向，以防止液柱缸30的侧翻。
上述方案中，所述液柱缸30和弹簧50构成质量-弹簧系统，而该水听器声压灵敏度测试装置工作在该的质量-弹簧系统的共振频率附近，但不是共振频率上。
上述方案中，所述振动台20和液柱缸30的工作特性通过更换不同性能的弹簧50来进行调整。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种水听器声压灵敏度测试装置，可以通过更换不同性能的弹簧50来调整振动台20和液柱缸30的工作特性。
2、本发明提供的这种水听器声压灵敏度测试装置，可以通过在液柱缸30的周向均匀安装弹簧的方法防止液柱缸的侧翻。
附图说明
图1为本发明提供的水听器声压灵敏度测试装置示意图；
图2为本发明提供的水听器声压灵敏度测试装置的弹簧50的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参照图1至图2，该水听器声压灵敏度测试装置包括：安装于基础10上的振动台20，用于产生振动信号；以及安装于振动台20上方的液柱缸30，作为测试的容器；安装于基础10上的水听器夹具40，用于夹持待测水听器；安装于水听器夹具上的标准水听器61，用于测量声压；连接液柱缸30及基础10的弹簧50，用于调制液柱缸的工作状态并防止侧翻。
振动台20的可移动部分21通过法兰盘22与液柱缸30连接，以保证液柱缸30的重心与振动台20的振动方向重合。
弹簧50可以通过带孔螺栓23连接在基础10和连接液柱缸30之间，以方便更换。
液柱缸30和弹簧50构成质量-弹簧系统，而本发明提出的水听器声压灵敏度测试装置工作在该的质量-弹簧系统的共振频率附近，但不是共振频率上。
振动台20和液柱缸30的工作特性可以通过更换不同性能的弹簧50来进行调整。弹簧50不少于2根，并且均匀分布在液柱缸的周向，以防止液柱缸的侧翻。
本发明提供的水听器声压灵敏度测试装置的使用方法可结合附图1说明。将振动台20安装于基础10上，在振动台20的可移动部分21上安装法兰22，并将液柱缸30安装于法兰22上，其安装方式一般为螺栓连接。在液柱缸中装入其容量2/3左右的水。将待测水听器60和标准水听器61固定于水听器夹具40上，固定方式一般为用细线绑住或用胶带粘住。水听器夹具40也同样固定于基础10上，不随液柱缸一起振动。
当液柱缸30振动时，带动其中的液体一起振动，从而使水听器60感受到的声压发生变化。通过与标准水听器61进行比较，从而实现声压灵敏度的测试。
本发明中，可以采用比较小功率的振动台20，通过更换不同弹性系数的弹簧50，可以使液柱缸-弹簧构成的质量-弹簧系统工作在共振频率附近，从而获得比较大的输出。当测试频率更换时，只需更换不同弹性系数的弹簧即可。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水听器声压灵敏度测试装置，其特征在于，该水听器声压灵敏度测试装置包括：
基础(10)；
安装于基础(10)上的振动台(20)，用于产生振动信号；
安装于振动台(20)上方的液柱缸(30)，作为测试的容器；
安装于基础(10)上的水听器夹具(40)，用于夹持待测水听器；
安装于水听器夹具上的标准水听器(61)，用于测量声压；以及
连接液柱缸(30)及基础(10)的弹簧(50)，用于调制液柱缸的工作状态并防止侧翻。
2.根据权利要求1所述的水听器声压灵敏度测试装置，其特征在于，所述振动台(20)具有可移动部分(21)，该可移动部分(21)进一步通过一个法兰盘(22)与液柱缸(30)连接，以保证液柱缸(30)的重心与振动台(20)的振动方向重合。
3.根据权利要求1所述的水听器声压灵敏度测试装置，其特征在于，所述弹簧(50)通过带孔螺栓(23)连接在基础(10)和液柱缸(30)之间，以方便更换。
4.根据权利要求1所述的水听器声压灵敏度测试装置，其特征在于，所述弹簧(50)不少于2根，并且均匀分布在液柱缸(30)的周向，以防止液柱缸(30)的侧翻。
5.根据权利要求1所述的水听器声压灵敏度测试装置，其特征在于，所述液柱缸(30)和弹簧(50)构成质量-弹簧系统，而该水听器声压灵敏度测试装置工作在该的质量-弹簧系统的共振频率附近，但不是共振频率上。
6.根据权利要求1所述的水听器声压灵敏度测试装置，其特征在于，所述振动台(20)和液柱缸(30)的工作特性通过更换不同性能的弹簧(50)来进行调整。
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