CN1737511A - 多片式组合集成型三维矢量水听器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水听器，具体为一种多片式组合集成型三维矢量水听器装置。其特点是：敏感基元(1)、信号处理单元(2)在基底(3)上，敏感基元(1)与信号处理单元(2)由导线(5)连接，灌封材料(4)将敏感基元(1)、信号处理单元(2)、基底(3)、导线(5)密封为不同维数的矢量水听器单元(8)；在一维、二维、三维矢量水听器单元(8)外有基座(7)，在基座(7)上固定压电薄膜(6)，在矢量水听器单元(8)与基座(7)之间有灌封材料(4)灌封为一个整体复合型矢量水听器。矢量水听器单元(8)为一维、二维、三维。本发明制作的水听器体积小，灵敏度大，具有多方向矢量检测能力，噪声小，成本低，在水声领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域：本发明涉及水听器，具体为一种多片式组合集成型三维矢量水听器装置。
背景技术：矢量水听器的出现使声纳信息的获取量获得了很大提高，从原来的只能测量标量(声压)信息，转变到即可测量标量(声压)信息，又可测声场的矢量信息(质点振速，加速度等)，这些信息量的加大，对声纳信号处理大有益处。矢量水听器检测维数越多，信息量越大。目前，无论国内还是国外，矢量水听器采用的都是压电原理，国外以benjamin利用压电加速度计制作的声矢量传感器较具有代表性。其所作矢量水听器已应用于潜艇声纳系统。从资料上看其所作矢量水听器为三维，是采用三维加速度计形成的三维结构。缺点是加速度计的指标决定矢量水听器的指标，即矢量水听器的指标受制于三维加速度计。国内有代表性的矢量水听器是由哈尔滨工程大学制作的，采用的是压电原理。其采用的是正交压电对的形式形成的二维、三维结构。缺点是结构对称性不易保证，最新专利资料表明：其研制的新型矢量水听器已改用单一压电加速度计进行组合形成二维、三维结构，其缺点仍然是在小尺寸条件下灵敏度不能作高，并且由于前放与元件距离远，使噪声不易克服。
发明内容：本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、安全可靠、使用方便，采用压阻效应制作的敏感基元通过多片式组合以形成一维、二维、三维的多片式组合矢量水听器装置以及复合矢量水听器装置。本发明的目的是这样实现的：它包含敏感基元(1)、信号处理单元(2)、基底(3)、灌封材料(4)、导线(5)。敏感基元(1)、信号处理单元(2)在基底(3)上，敏感基元(1)与信号处理单元(2)由导线(5)连接，灌封材料(4)将敏感基元(1)、信号处理单元(2)、基底(3)、导线(5)密封为不同维数的矢量水听器单元(8)；在一维、二维、三维矢量水听器单元(8)外有基座(7)，在基座(7)上固定压电薄膜(6)，在矢量水听器单元(8)与基座(7)之间有灌封材料(4)灌封为一个整体复合型矢量水听器。矢量水听器单元(8)为一维、二维、三维。一维矢量水听器单元(8)是在一个基底(3)上由连线(5)将一个敏感基元(1)、信号处理单元(2)集成为检测基元，灌封于灌封材料(4)内，二维矢量水听器单元(8)是两个基底(3)相互垂直90°角度灌封于灌封材料(4)内，三维矢量水听器单元(8)是三个基底(3)在X、Y、Z三维空间座标上，相互垂直90°角度灌封于灌封材料(4)内。本发明的优点是：结构简单、成本低廉、安全可靠、使用方便，可以在尺寸作得小的情况下，有良好的声压接收灵敏度和低频特性，多参数复合测量，并且具有多维检测能力及易于进行集成设计等性能特点。
附图说明：图1为本发明一维矢量水听器单元结构原理剖面示意图；图2为本发明二维矢量水听器单元结构原理剖面示意图；图3为本发明三维矢量水听器单元结构原理剖面示意图；图4为本发明复合矢量水听器结构原理剖面示意图。
具体实施方式：它包含敏感基元(1)、信号处理单元(2)、基底(3)、灌封材料(4)、导线(5)。敏感基元(1)、信号处理单元(2)在基底(3)上，敏感基元(1)与信号处理单元(2)由导线(5)连接，灌封材料(4)将敏感基元(1)、信号处理单元(2)、基底(3)、导线(5)密封为不同维数的矢量水听器单元(8)；在一维、二维、三维矢量水听器单元(8)外有基座(7)，在基座(7)上固定压电薄膜(6)，在矢量水听器单元(8)与基座(7)之间有灌封材料(4)灌封为一个整体复合型矢量水听器。矢量水听器单元(8)为一维、二维、三维。一维矢量水听器单元(8)是在一个基底(3)上由连线(5)将一个敏感基元(1)、信号处理单元(2)集成为检测基元，灌封于灌封材料(4)内，二维矢量水听器单元(8)是两个基底(3)相互垂直90°角度灌封于灌封材料(4)内，三维矢量水听器单元(8)是三个基底(3)在X、Y、Z三维空间座标上，相互垂直90°角度灌封于灌封材料(4)内。本发明工作过程：当有声信号时，即在某一方向上存在质点振速，敏感该方向的敏感基元检测该方向质点振速信号并通过信号处理电路输出标准信号(当水听器外壳跟随声场质点振动时)，由于不同方向对应不同的敏感基元，因此具有多维检测能力。敏感基元是由半导体硅制作的；信号处理单元是采用半导体平面工艺或薄膜、厚膜电路工艺制作，基底材料是半导体硅材料、陶瓷材料或者印制电路板；灌封材料是聚氨脂或环氧树脂，基座是由聚四氟材料制作的。
Claims (3)
1、一种多片式组合集成型三维矢量水听器装置，它包含敏感基元(1)、信号处理单元(2)、基底(3)、灌封材料(4)、导线(5)其特征在于：敏感基元(1)、信号处理单元(2)在基底(3)上，敏感基元(1)与信号处理单元(2)由导线(5)连接，灌封材料(4)将敏感基元(1)、信号处理单元(2)、基底(3)、导线(5)密封为不同维数的矢量水听器单元(8)；在一维、二维、三维矢量水听器单元(8)外有基座(7)，在基座(7)上固定压电薄膜(6)，在矢量水听器单元(8)与基座(7)之间有灌封材料(4)灌封为一个整体复合型矢量水听器。
2、根据权利要求1所述的一种多片式组合矢量水听器装置，其特征在于：矢量水听器单元(8)为一维、二维、三维。
3、根据权利要求所述的一种多片式组合矢量水听器装置，其特征在于：一维矢量水听器单元(8)是在一个基底(3)上由连线(5)将一个敏感基元(1)、信号处理单元(2)集成为检测基元，灌封于灌封材料(4)内，二维矢量水听器单元(8)是两个基底(3)相互垂直90°角度灌封于灌封材料(4)内，三维矢量水听器单元(8)是三个基底(3)在X、Y、Z三维空间座标上，相互垂直90°角度灌封于灌封材料(4)内。
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