CN109765561B - 光纤水听器阵段结构和光纤水听器阵列结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器领域，公开了一种光纤水听器阵段结构和光纤水听器阵列结构，该光纤水听器阵段结构包括：水听器单元和支撑单元；支撑单元包括：螺旋支撑骨架、器件支撑骨架、套管和填充层；螺旋支撑骨架上套设有多个器件支撑骨架，水听器单元套接在螺旋支撑骨架上，相邻两个器件支撑骨架之间及水听器单元与器件支撑骨架之间均设有填充层，且水听器单元、器件支撑骨架和填充层均套接在套管内。本发明通过在螺旋支撑骨架上套设器件支撑骨架和水听器单元，在相邻器件支撑骨架及水听器单元与支撑骨架之间设置填充层，并套接套管，有效实现了对光纤和水听器单元的保护，提高了密封性能，使该结构具备很强的抗拉能力，能长期在恶劣的深海环境中使用。

Description

光纤水听器阵段结构和光纤水听器阵列结构

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种光纤水听器阵段结构和光纤水听器阵列结构。

背景技术

光纤水听器是利用光纤技术探测水下声波的器件，它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息。它具有抗电磁干扰，灵敏度高，频响特性好，易于遥测和构成大规模阵列等特点，主要用于海洋声学环境中的声传播、噪声、混响、海底声学特性、目标声学特性等的探测，是海洋资源勘探、海底地质调查、海底观测网、水下安防和水下噪声测量的先进探测手段。海底固定布放的岸基警戒声呐系统是一种重要的水下信息化装备技术，利用光纤水听器构成的海底声呐阵具备较强探测能力，能够实现对经过的舰船、潜艇、AUV等水下目标的警戒。

我国有漫长的海岸线，形成海底固定布放的岸基警戒网有重要意义。用于岸基警戒系统的光纤水听器阵列由多个水听器通过串联组装而成，埋入海底，因此要求光纤水听器阵列需耐压、耐腐蚀，能承受较大拉力，密封性好、可靠性高，易组装维修等特点。目前，光纤水听器阵列多采用凯夫拉绳为承力单元，对水听器保护不足，造成水听器失效，可靠性不高。由于光纤本身的特性及光纤水听器阵列使用的恶劣环境，如果阵列里的光纤及光纤水听器保护不足会造成失效，维修成本高昂。因此，急需研制一种能够对光纤及光纤水听器进行保护的阵列结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种光纤水听器阵段结构及光纤水听器阵列结构，以使光纤及光纤水听器，能长期在湿气重、压强较大的海洋监测环境中使用。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种光纤水听器阵段结构，包括：水听器单元和支撑单元；其中，所述支撑单元包括：螺旋支撑骨架、器件支撑骨架、套管和填充层；所述螺旋支撑骨架上套设有多个器件支撑骨架，所述水听器单元套接在所述螺旋支撑骨架上，相邻两个所述器件支撑骨架之间及所述水听器单元与所述器件支撑骨架之间均设有所述填充层，且所述水听器单元、所述器件支撑骨架和所述填充层均套接在套管内。

进一步地，所述水听器单元包括：光纤、弹性体和保护壳；所述弹性体套设在所述保护壳内，且所述保护壳上设有至少一个透声孔；所述螺旋支撑骨架上设有沟槽，所述光纤绕设在所述沟槽内，所述光纤及所述螺旋支撑骨架均设置在所述弹性体内；所述弹性体两端设有绕纤端头，所述绕纤端头用于所述光纤的绕设。

进一步地，还包括：承力单元；所述承力单元包覆在所述套管外。

进一步地，所述承力单元为外层绞制的铠装钢丝，所述铠装钢丝以预设节距绞制于所述套管外。

进一步地，所述螺旋支撑骨架内包覆有支撑钢丝。

进一步地，所述套管为PU管，所述填充层为凝胶填充层。

进一步地，所述螺旋支撑骨架由聚乙烯类弹性材料制成，所述器件支撑骨架由高强度工程塑料制成。

本发明提供还一种光纤水听器阵列结构，包括：多个连接单元和多个光纤水听器阵段结构；每个所述支撑单元的至少一端连接有所述连接单元，以使各所述光纤水听器阵段结构由对应的所述连接单元依次连通。

进一步地，所述连接单元包括：相互连通的锥套和盘纤盒；所述锥套套接在所述支撑单元一端的所述套管外，所述盘纤盒通过所述锥套固定在所述支撑单元上。

(三)有益效果

本发明提供一种光纤水听器阵段结构和光纤水听器阵列结构，该光纤水听器阵段结构包括：水听器单元和支撑单元；支撑单元包括：螺旋支撑骨架、器件支撑骨架、套管和填充层；螺旋支撑骨架上套设有多个器件支撑骨架，水听器单元套接在螺旋支撑骨架上，相邻两个器件支撑骨架之间及水听器单元与器件支撑骨架之间均设有填充层，且水听器单元、器件支撑骨架和填充层均套接在套管内。本发明通过在螺旋支撑骨架上套设器件支撑骨架和水听器单元，并在相邻器件支撑骨架及水听器单元与支撑骨架之间设置填充层，在水听器单元、器件支撑骨架和填充层外套接套管，有效实现了对光纤和水听器单元的保护，提高了密封性能，同时使该结构具备很强的抗拉能力，能长期在恶劣的深海环境中使用，尤其适用于海面湿气重，海底压强较大的海洋监测环境中。

附图说明

图1是本发明优选实施例中提供的光纤水听器阵段结的结构示意图；

图2是本发明优选实施例中提供的支撑单元的结构示意图；

图3是本发明优选实施例中提供的水听器单元的结构示意图；

图4是本发明优选实施例中提供的连接单元的结构示意图；

其中，1：水听器单元；2：支撑单元；3：承力单元；4：连接单元；11：弹性体；12：保护壳；21：螺旋支撑骨架；22：器件支撑骨架；23：套管；24：填充层；41：锥套；42：盘纤盒；121：透声孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种光纤水听器阵段结构，如图1所示，该光纤水听器阵段结构包括：水听器单元1和支撑单元2。

如图2所示，支撑单元2用于阵段结构的支撑，包括：螺旋支撑骨架21、器件支撑骨架22、套管23和填充层24。螺旋支撑骨架21上套设有多个器件支撑骨架22，水听器单元1套接在螺旋支撑骨架21上，相邻两个器件支撑骨架22之间及水听器单元1与器件支撑骨架22之间均设有填充层24，且水听器单元1、器件支撑骨架22和填充层24均套接在套管23内。

该种光纤水听器阵段结构在深海环境中工作时，套管23有很好的密封性能，有效提升了水听器单元1和支撑单元2的耐腐蚀性能。同时，支撑单元2具备很强的抗拉能力，能长期在恶劣的深海环境中使用，尤其适用于海面湿气重，海底压强较大的海洋监测环境中。

本实施例中，螺旋支撑骨架21可选用由聚乙烯(polyethylene，简称PE)类弹性材料制成。器件支撑骨架22可选用由高强度工程塑料制成，以提升该器件支撑骨架22的刚性、机械强度，耐热性，以在苛刻的化学、物理环境中长期使用。

其中，套管23可选用PU管(Polyurethane tubing)，包括聚酯型PU管，聚醚型PU管，以增强该光纤水听器阵段结构的密封性能。同时，填充层24为凝胶填充层，以进一步提升该光纤水听器阵段结构的密封性能。

本发明实施例提供一种光纤水听器阵段结构，通过在螺旋支撑骨架21上套设器件支撑骨架22和水听器单元1，并在相邻器件支撑骨架22及水听器单元1与支撑骨架22之间设置填充层24，在水听器单元1、器件支撑骨架22和填充层24外套接套管23，有效实现了对光纤和水听器单元1的保护，提高了密封性能，同时使该结构具备很强的抗拉能力，能长期在恶劣的深海环境中使用，尤其适用于海面湿气重，海底压强较大的海洋监测环境中。

基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图1所示，该光纤水听器阵段结构还包括：承力单元3。承力单元3包覆套管23外。承力单元3为外层绞制的铠装钢丝，铠装钢丝以预设节距绞制于套管23外，预设节距根据具体场景来设置。本实施例通过设置承力单元3，大幅提升该光纤水听器阵段结构的承受拉力。

如图1和图3所示，该水听器单元1采用光纤绕制结构，包括：光纤、弹性体11和保护壳12。弹性体11套设在保护壳12内，即内层为弹性体11，外层为保护壳12。保护壳12可选用316L不锈钢材料制成，耐海水腐蚀。保护壳12上设有至少一个透声孔121，用于水声信号的接收，透声孔121呈圆形或椭圆形的通孔，外表面为弧形，以利于铠装钢丝绞制后的透声性能。螺旋支撑骨架21为中心支撑单元，螺旋支撑骨架21上设有沟槽，光纤绕设在沟槽内，由沟槽对光纤进行保护，螺旋支撑骨架21内包覆有支撑钢丝。光纤及螺旋支撑骨21架均设置在弹性体11内。弹性体11两端设有绕纤端头，绕纤端头用于光纤的绕设。此外，还可在保护壳12外表面设置挡块，以便于铠装钢丝的绞制。

综上所述，本发明实施例提供一种光纤水听器阵段结构，通过在螺旋支撑骨架21上套设器件支撑骨架22和水听器单元1，并在相邻器件支撑骨架22及水听器单元1与支撑骨架22之间设置填充层24，在水听器单元1、器件支撑骨架22和填充层24外套接套管23，有效实现了对光纤和水听器单元1的保护，提高了密封性能，同时使该结构具备很强的抗拉能力，能长期在恶劣的深海环境中使用，尤其适用于海面湿气重，海底压强较大的海洋监测环境中。

此外，本发明还提供一种光纤水听器阵列结构，如图1至图4所示，该光纤水听器阵列结构包括：多个连接单元4和多个光纤水听器阵段结构。每个支撑单元2的至少一端连接有连接单元4，以使各光纤水听器阵段结构由对应的连接单元4依次连通。通过连接单元4将一定长度的光纤水听器阵段结构连接为所需长度的光纤水听器阵列结构，且连接单元4亦可用于阵段与传输缆之间的连接。

其中，连接单元4可采用316L不锈钢制成，连接单元4包括：相互连通的锥套41和盘纤盒42。锥套41为钢丝锥套，用于承受拉力。锥套41套接在支撑单元2一端的套管23外。盘纤盒42通过锥套41固定在支撑单元2上，盘纤盒42用于光纤的熔接。

其中，光纤水听器阵段结构包括：水听器单元1和支撑单元2。如图2所示，支撑单元2用于阵段结构的支撑，包括：螺旋支撑骨架21、器件支撑骨架22、套管23和填充层24。螺旋支撑骨架21上套设有多个器件支撑骨架22，水听器单元1套接在螺旋支撑骨架21上，相邻两个器件支撑骨架22之间及水听器单元1与器件支撑骨架22之间均设有填充层24，且水听器单元1、器件支撑骨架22和填充层24均套接在套管23内。光纤水听器阵段结构更加具体的请参阅上述图1至图4相关的文字描述，在此不再赘述。

本发明实施例由于采用了上述光纤水听器阵段结构，该光纤水听器阵列结构，有效实现了对光纤和水听器单元1的保护，提高了密封性能，同时使该结构具备很强的抗拉能力，能长期在恶劣的深海环境中使用，尤其适用于海面湿气重，海底压强较大的海洋监测环境中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种光纤水听器阵段结构，其特征在于，包括：

承力单元、水听器单元和支撑单元；

其中，所述支撑单元包括：螺旋支撑骨架、器件支撑骨架、套管和填充层；所述螺旋支撑骨架上套设有多个所述器件支撑骨架，所述水听器单元套接在所述螺旋支撑骨架上，相邻两个所述器件支撑骨架之间及所述水听器单元与所述器件支撑骨架之间均设有所述填充层，且所述水听器单元、所述器件支撑骨架和所述填充层均套接在所述套管内；所述承力单元包覆在所述套管外；

所述水听器单元包括：

光纤、弹性体和保护壳；所述弹性体套设在所述保护壳内，且所述保护壳上设有至少一个透声孔；所述螺旋支撑骨架上设有沟槽，所述光纤绕设在所述沟槽内，所述光纤及所述螺旋支撑骨架均设置在所述弹性体内；所述弹性体两端设有绕纤端头，所述绕纤端头用于所述光纤的绕设。

2.根据权利要求1所述的光纤水听器阵段结构，其特征在于，所述承力单元为外层绞制的铠装钢丝，所述铠装钢丝以预设节距绞制于所述套管外。

3.根据权利要求1所述的光纤水听器阵段结构，其特征在于，所述螺旋支撑骨架内包覆有支撑钢丝。

4.根据权利要求1所述的光纤水听器阵段结构，其特征在于，所述套管为PU管，所述填充层为凝胶填充层。

5.根据权利要求1所述的光纤水听器阵段结构，其特征在于，所述螺旋支撑骨架由聚乙烯类弹性材料制成，所述器件支撑骨架由高强度工程塑料制成。

6.一种光纤水听器阵列结构，其特征在于，包括：

多个连接单元和多个如权利要求1所述的光纤水听器阵段结构；

每个所述支撑单元的至少一端连接有所述连接单元，以使各所述光纤水听器阵段结构由对应的所述连接单元依次连通。

7.根据权利要求6所述的光纤水听器阵列结构，其特征在于，所述连接单元包括：相互连通的锥套和盘纤盒；所述锥套套接在所述支撑单元一端的所述套管外，所述盘纤盒通过所述锥套固定在所述支撑单元上。

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