CN104486705A - 一种压力补偿式深海水听器 - Google Patents

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刘强
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朱强
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Abstract

本发明涉及一种压力补偿式深海水听器的，多个压电陶瓷圆管按照一定间距连接，相邻压电陶瓷圆管之间设置有柔性去耦结构用于去耦，通过固定螺杆连接构成水听器，水听器的一端采用密封引线结构连接引出电缆形成电缆头，水听器的另一端采用滑动活塞密封构成压力自补偿结构，水听器外部包覆有硫化橡胶外壳，内部充有油性的非导电填充液体，在不同压力下，密封滑动活塞产生位移，自动调节压力平衡。本发明有益的效果：内部充油性的非导电填充液体，根据使用深度，水听器能够自动调节内外压力平衡，满足各种水深条件下声学信号接收，水听器耐压性能高、使用便捷、深水声性能优越，制作工艺简单可靠。

Description

一种压力补偿式深海水听器
技术领域
本发明涉及水声换能器和海洋环境测量领域，主要是一种压力补偿式深海水听器。
背景技术
目前，国内深海探测仪器非常匮乏，尤其是用于海洋开发和海洋勘探宽带水声接收器。自2010年～2013年，通过“深海剖面仪”项目的研究，研制了一种压力补偿式深海接收水听器，性能优异，可靠性高，达到了主要指标如下：水听器耐静水压能力超过65MPa，可工作水深达到6000m，在不同的水深条件下水听器内外压力自行调节平衡，工作频段(3kHz～20kHz)接收声压灵敏度高，响应平坦，能满足军事上和民用上的需求，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的问题，而提供一种压力补偿式深海水听器。深水用圆管水听器带自动压力补偿系统，内部充油性的非导电填充液体，根据使用深度，水听器能够自动调节内外压力平衡，满足各种水深条件下声学信号接收，水听器耐压性能高、使用便捷、深水声性能优越，制作工艺简单可靠。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种压力补偿式深海水听器的，多个压电陶瓷圆管按照一定间距连接，相邻压电陶瓷圆管之间设置有柔性去耦结构用于去耦，通过固定螺杆连接构成水听器，水听器的一端采用密封引线结构连接引出电缆形成电缆头，水听器的另一端采用滑动活塞密封构成压力自补偿结构，水听器外部包覆有硫化橡胶外壳，内部充有油性的非导电填充液体，在不同压力下，密封滑动活塞产生位移，自动调节压力平衡。
作为优选，多个压电陶瓷圆管之间的连接方式根据需要做并联或串联连接，用于获得最佳声学性能。
作为优选，所述的柔性去耦结构包括去耦结构主体和去耦橡胶，去耦结构主体的材料采用硬铝，去耦橡胶与压电陶瓷圆管相接触。
本发明的有益效果为：采用硅油作为非导电填充液体，从压力自补偿结构端注入水听器内腔，利用O型圈动密封结构，自动实现水听器内部液体与外部液体压力平衡。水听器耐静水压能力超过65MPa，可工作水深达到6000m，在不同的水深条件下水听器内外压力自行调节平衡，工作频段(3kHz～20kHz)接收声压灵敏度高，响应平坦，能满足军事上和民用上的需求，具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的复合去耦结构示意图。
图3为灵敏度曲线图。
附图标记说明：电缆头1、压力自补偿结构2、密封引线结构3、压电陶瓷圆管4、柔性去耦结构5、硫化橡胶外壳6、固定螺杆7、非导电填充液体8、去耦结构主体9、去耦橡胶10。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，这种压力补偿式深海水听器的，多个压电陶瓷圆管4按照一定间距连接，相邻压电陶瓷圆管4之间设置有柔性去耦结构5用于去耦，通过固定螺杆7连接构成水听器，压电陶瓷圆管4的尺寸和数量可根据实际水听器尺寸需要变更(本实施例采用14个“PZT－5”型径向极化压电陶瓷圆管4)，多个压电陶瓷圆管4之间的连接方式根据需要做并联或串联连接，用于获得最佳声学性能。水听器的一端采用密封引线结构3连接引出电缆形成电缆头1，水听器的另一端采用滑动活塞密封构成压力自补偿结构2，水听器外部包覆有硫化橡胶外壳6，内部充有油性的非导电填充液体8，在不同压力下，密封滑动活塞产生位移，自动调节压力平衡。
如图2所示，所述的柔性去耦结构5包括去耦结构主体9和去耦橡胶10，去耦结构主体9的材料采用硬铝，去耦橡胶10与压电陶瓷圆管4相接触，即与压电陶瓷圆管接触面材料为去耦橡胶，此去耦材料结构简单，装配时操作方便，水听器成形后接收灵敏度平滑。
本发明的水听器有14只“PZT－5”型径向极化压电陶瓷圆管，极化方式分为内正外负和内负外正两种，电连接方式为每两个压电陶瓷圆管作为一组先并联连接，然后7组压电陶瓷圆管再串联连接。压电陶瓷圆管之间采用含金属支撑的橡胶柔性去耦结构5过渡，通过固定螺杆7将压力自补偿结构、陶瓷圆管、柔性去耦结构和密封引线结构连接为一个整体圆柱形。圆柱形外圈采用硫化橡胶外壳密封，水听器内部形成一个密闭空腔。水听器自带压力补偿结构，耐净水压力超过65Mpa，可在水下6000m内可靠工作。
水听器结构件采用材料密度较小并且压力补偿结构方式简单，使用计算机辅助设计软件进行优化设计。在相同工作深度和接收声压灵敏度下，水听器尺寸和重量都很小。
接收灵敏度平滑：水听器耐静水压能力超过65MPa，可工作水深达到6000m，在不同的水深条件下水听器内外压力自行调节平衡，工作频段(3kHz～20kHz)接收声压灵敏度高，响应平坦，灵敏度曲线图3所示，能满足军事上和民用上的需求，具有重要意义。
本发明的目的是克服现有水听器耐压技术的不足，利用动密封平衡设计，实现水听器深水工作，工艺可靠，外形尺寸、谐振频率可根据需要调整。
步骤一：结构形式确定：水听器结构形式采用圆柱筒形状，圆柱的长度和直径可根据设计需要调整，圆柱筒的一端作为电缆引出端，另一端作为动密封压力平衡端，圆柱筒内部填 充非导电填充液体(比如硅油)，通过动密封端部实现圆筒内部液体与外部海水的压力平衡，实现深水条件下稳定工作。
步骤二：根据最大尺寸要求确定水听器的外形尺寸，优化结构参数。
步骤三：根据工作频率和工作水深要求，确定压电陶瓷圆管参数。
步骤四：依据具体使用要求，压电陶瓷圆管在长度方向上可调整具体数量和串、并联连接方式，以获得特定的垂直指向性开角和接收灵敏度响应。
步骤五：根据具体使用要求，在横向尺寸允许的范围内，将一定数量的水听器在水平方向排列成阵，可获得特定的水平指向性开角和接收灵敏度响应。
通过以上步骤，理论上确定水听器的结构参数及各种声学参数。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种压力补偿式深海水听器的，其特征在于：多个压电陶瓷圆管(4)按照一定间距连接，相邻压电陶瓷圆管(4)之间设置有柔性去耦结构(5)用于去耦，通过固定螺杆(7)连接构成水听器，水听器的一端采用密封引线结构(3)连接引出电缆形成电缆头(1)，水听器的另一端采用滑动活塞密封构成压力自补偿结构(2)，水听器外部包覆有硫化橡胶外壳(6)，内部充有油性的非导电填充液体(8)，在不同压力下，密封滑动活塞产生位移，自动调节压力平衡。
2.根据权利要求1所述的压力补偿式深海水听器的，其特征在于：多个压电陶瓷圆管(4)之间的连接方式根据需要做并联或串联连接，用于获得最佳声学性能。
3.根据权利要求1所述的压力补偿式深海水听器的，其特征在于：所述的柔性去耦结构(5)包括去耦结构主体(9)和去耦橡胶(10)，去耦结构主体(9)的材料采用硬铝，去耦橡胶(10)与压电陶瓷圆管(4)相接触。
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Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105115586A (zh) * 2015-05-28 2015-12-02 北京航天控制仪器研究所 一种自平衡抗静压气背芯轴式干涉光纤水听器探头
CN105323685A (zh) * 2015-06-09 2016-02-10 中国科学院声学研究所 一种全水深低频宽带高灵敏度的压电水听器
CN106094036A (zh) * 2016-07-16 2016-11-09 北京捷威思特科技有限公司 压电式垂直地震测井仪及测井方法
CN106131744A (zh) * 2016-07-28 2016-11-16 陕西师范大学 一种超宽带水声换能器
CN106908134A (zh) * 2016-12-21 2017-06-30 国家海洋局第二海洋研究所 一种深海声波采集装置与方法
CN107558993A (zh) * 2017-09-08 2018-01-09 中国科学院地质与地球物理研究所 一体化随钻声波接收换能器封装装置
WO2018041238A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Beijing Supersonic Technology Co., Ltd. Hydrophone, transduction method, and compound hydrophone
CN107843917A (zh) * 2017-12-04 2018-03-27 美钻石油钻采系统(上海)有限公司 一种水下装备抗震装置
CN107883938A (zh) * 2017-12-28 2018-04-06 美钻能源科技(上海)有限公司 一种水下大地基准装置
CN109060110A (zh) * 2018-10-19 2018-12-21 海鹰企业集团有限责任公司 一种小体积、高接收灵敏度的压电圆管水听器
CN109379672A (zh) * 2018-06-28 2019-02-22 苏州戎维邦信息技术有限公司 水下通信的圆管中段共形压电换能及其制造方法
CN109521473A (zh) * 2019-01-25 2019-03-26 青岛科技大学 一种基于压力补偿的活塞式深海声学释放器
CN109909141A (zh) * 2019-03-26 2019-06-21 海鹰企业集团有限责任公司 一种辐射面压力可调节的换能器
CN109982200A (zh) * 2018-12-26 2019-07-05 中国船舶重工集团公司第七二六研究所 抑制圆柱换能器低频轴向声辐射的结构
CN110174637A (zh) * 2019-05-21 2019-08-27 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种救生用水声示位信标
CN111287694A (zh) * 2020-02-05 2020-06-16 史先德 液体平衡式装置
CN111335858A (zh) * 2018-12-18 2020-06-26 中国石油天然气股份有限公司 蒸汽腔监测装置
CN112153528A (zh) * 2020-10-30 2020-12-29 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 复合钹式压电陶瓷换能器的矢量水听器
CN112509542A (zh) * 2020-11-20 2021-03-16 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种水声换能器
CN113534114A (zh) * 2021-05-28 2021-10-22 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种高稳定性水声标准器及制作方法
CN113949974A (zh) * 2021-10-15 2022-01-18 南京禺疆电子技术有限公司 压力补偿式深海水听器及其使用方法
CN114183324A (zh) * 2021-11-23 2022-03-15 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种深水压力补偿式极低频弯曲类发射换能器系统
CN114777907A (zh) * 2022-04-02 2022-07-22 中国科学院声学研究所 一种水下移动平台用近零浮力水听器及其系统
CN115507938A (zh) * 2022-11-16 2022-12-23 青岛国数信息科技有限公司 一种具有耐压结构的压电mems水听器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063215A (en) * 1977-02-28 1977-12-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High fidelity low frequency transducer for use at great depth
CN86210266U (zh) * 1986-12-16 1987-10-31 中国科学院声学研究所 分段电极圆管水听器
CN101038297A (zh) * 2006-02-15 2007-09-19 Pgs地球物理公司 压力补偿的光学加速计、光学倾斜计和地震传感器系统
CN101072452A (zh) * 2005-12-27 2007-11-14 中国科学院声学研究所 深海压电水声换能器及其制造方法
CN202393421U (zh) * 2011-12-09 2012-08-22 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种耐高压的声压温度集成传感器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063215A (en) * 1977-02-28 1977-12-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High fidelity low frequency transducer for use at great depth
CN86210266U (zh) * 1986-12-16 1987-10-31 中国科学院声学研究所 分段电极圆管水听器
CN101072452A (zh) * 2005-12-27 2007-11-14 中国科学院声学研究所 深海压电水声换能器及其制造方法
CN101038297A (zh) * 2006-02-15 2007-09-19 Pgs地球物理公司 压力补偿的光学加速计、光学倾斜计和地震传感器系统
CN202393421U (zh) * 2011-12-09 2012-08-22 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种耐高压的声压温度集成传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏兵，杜宏亮，王丽坤: "圆柱形压电陶瓷水听器", 《中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集》 *

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105115586A (zh) * 2015-05-28 2015-12-02 北京航天控制仪器研究所 一种自平衡抗静压气背芯轴式干涉光纤水听器探头
CN105115586B (zh) * 2015-05-28 2018-05-22 北京航天控制仪器研究所 一种自平衡抗静压气背芯轴式干涉光纤水听器探头
CN105323685B (zh) * 2015-06-09 2018-05-22 中国科学院声学研究所 一种全水深低频宽带高灵敏度的压电水听器
CN105323685A (zh) * 2015-06-09 2016-02-10 中国科学院声学研究所 一种全水深低频宽带高灵敏度的压电水听器
CN106094036A (zh) * 2016-07-16 2016-11-09 北京捷威思特科技有限公司 压电式垂直地震测井仪及测井方法
CN106131744A (zh) * 2016-07-28 2016-11-16 陕西师范大学 一种超宽带水声换能器
AU2017318080B2 (en) * 2016-08-31 2020-07-23 Beijing Supersonic Technology Co., Ltd. Hydrophone, transduction method, and compound hydrophone
WO2018041238A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Beijing Supersonic Technology Co., Ltd. Hydrophone, transduction method, and compound hydrophone
CN106908134A (zh) * 2016-12-21 2017-06-30 国家海洋局第二海洋研究所 一种深海声波采集装置与方法
CN107558993A (zh) * 2017-09-08 2018-01-09 中国科学院地质与地球物理研究所 一体化随钻声波接收换能器封装装置
CN107558993B (zh) * 2017-09-08 2018-06-22 中国科学院地质与地球物理研究所 一体化随钻声波接收换能器封装装置
US10379238B2 (en) 2017-09-08 2019-08-13 Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences Integral packaging device for acoustic receiving transducers while drilling
CN107843917A (zh) * 2017-12-04 2018-03-27 美钻石油钻采系统(上海)有限公司 一种水下装备抗震装置
CN107883938A (zh) * 2017-12-28 2018-04-06 美钻能源科技(上海)有限公司 一种水下大地基准装置
CN109379672A (zh) * 2018-06-28 2019-02-22 苏州戎维邦信息技术有限公司 水下通信的圆管中段共形压电换能及其制造方法
CN109379672B (zh) * 2018-06-28 2021-01-12 苏州戎维邦信息技术有限公司 水下通信的圆管中段共形压电换能及其制造方法
CN109060110A (zh) * 2018-10-19 2018-12-21 海鹰企业集团有限责任公司 一种小体积、高接收灵敏度的压电圆管水听器
CN111335858A (zh) * 2018-12-18 2020-06-26 中国石油天然气股份有限公司 蒸汽腔监测装置
CN109982200A (zh) * 2018-12-26 2019-07-05 中国船舶重工集团公司第七二六研究所 抑制圆柱换能器低频轴向声辐射的结构
CN109982200B (zh) * 2018-12-26 2020-04-07 中国船舶重工集团公司第七二六研究所 抑制圆柱换能器低频轴向声辐射的结构
CN109521473A (zh) * 2019-01-25 2019-03-26 青岛科技大学 一种基于压力补偿的活塞式深海声学释放器
CN109909141A (zh) * 2019-03-26 2019-06-21 海鹰企业集团有限责任公司 一种辐射面压力可调节的换能器
CN109909141B (zh) * 2019-03-26 2020-07-14 海鹰企业集团有限责任公司 一种辐射面压力可调节的换能器
CN110174637A (zh) * 2019-05-21 2019-08-27 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种救生用水声示位信标
CN111287694A (zh) * 2020-02-05 2020-06-16 史先德 液体平衡式装置
CN112153528A (zh) * 2020-10-30 2020-12-29 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 复合钹式压电陶瓷换能器的矢量水听器
CN112153528B (zh) * 2020-10-30 2022-08-23 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 复合钹式压电陶瓷换能器的矢量水听器
CN112509542A (zh) * 2020-11-20 2021-03-16 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种水声换能器
CN113534114A (zh) * 2021-05-28 2021-10-22 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种高稳定性水声标准器及制作方法
CN113949974A (zh) * 2021-10-15 2022-01-18 南京禺疆电子技术有限公司 压力补偿式深海水听器及其使用方法
CN113949974B (zh) * 2021-10-15 2023-09-05 江苏水声技术有限公司 压力补偿式深海水听器及其使用方法
CN114183324A (zh) * 2021-11-23 2022-03-15 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种深水压力补偿式极低频弯曲类发射换能器系统
CN114183324B (zh) * 2021-11-23 2023-07-04 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种深水压力补偿式极低频弯曲类发射换能器系统
CN114777907A (zh) * 2022-04-02 2022-07-22 中国科学院声学研究所 一种水下移动平台用近零浮力水听器及其系统
CN115507938A (zh) * 2022-11-16 2022-12-23 青岛国数信息科技有限公司 一种具有耐压结构的压电mems水听器
CN115507938B (zh) * 2022-11-16 2023-03-07 青岛国数信息科技有限公司 一种具有耐压结构的压电mems水听器

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