CN220730449U - 一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水听器技术领域的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，包括：超声波换能器和高频电缆线；超声波换能器同轴间隔设有多个，且多个超声波换能器并联；高频电缆线一端连接所述超声波换能器，另一端对应连接于采集设备；所述超声波换能器包括外筒体、压电陶瓷、阻尼块和匹配层；本实用新型采用组合超声波换能器的方式，把多个超声波换能器的信号合并成一个信号，增强了真实的地震信号，且抑制了噪声，从而提升信号质量，并且增加了接收地震信号的范围；整体上本水听器体积较小巧且便于携带，能够更好的适应特殊场合的布置和操作，解决了进口成本大，进口小道距困难的技术问题。

Description

一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器

技术领域

本实用新型涉及水听器技术领域，特别涉及一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器。

背景技术

水域单道地震反射波法勘探是一种常用的地球物理勘探方法，用于探测水下地质结构和沉积物的特征；它通过在水下放置声源和水听器，利用地震波在地下的反射和折射现象，获取地下结构的信息。水域单道地震反射波法勘探在海洋海砂矿储量评估、海底地质调查、跨海桥梁、港口码头的地质勘察等领域具有广泛的应用，例如它可以帮助确定海砂矿的位置和规模，以及评估海底地质条件，为海洋工程的规划和设计提供重要依据。

现有技术方案中所采用的水域单道地震反射波法勘探设备主要为国外进口设备，价格昂贵，由于小道距水听器还在美国的禁售之列，导致小道距水听器进口困难；并且目前的水域单道地震反射波法因设备庞大，采集单元线性长度一般20米以上，只能采用拖拽式施工，施工不便，存在较大的限制；切在某些场合如现有桥梁、港口码头、船只频密的场合并不适用。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，包括：

超声波换能器，其同轴间隔设有多个，且多个超声波换能器并联；

高频电缆线，其一端连接所述超声波换能器，另一端对应连接于采集设备；

其中，所述超声波换能器包括：

外筒体，其上端敞口；

压电陶瓷，其上下堆叠有多个，且同轴设于所述外筒体内腔，用于发射和接收超声波；

阻尼块，其设于所述外筒体内腔位于压电陶瓷上方的位置，用于吸收屏蔽所述压电陶瓷上方的干扰，以便于减少噪音；

匹配层，其设于所述外筒体内腔位于压电陶瓷下方的位置，用于匹配声阻抗，以便于拓宽所述超声波换能器的工作频带；

其中，所述高频电缆线中正极线连接于最上方的压电陶瓷顶面，高频电缆线中连接于最下方的压电陶瓷底面。

优选的，所述压电陶瓷底面和顶面均涂覆有银层。

优选的，还包括：

外壳，其包覆于所有超声波换能器，以便于所有的超声波换能器位置固定；

其中，所述外壳一端设有供高频电缆线插入的开口，该开口设有密封压线组件。

优选的，所述密封压线组件包括：

内外螺纹套，其套设于高频电缆线线身，且轴向的螺接于开口内壁，所述内外螺纹套内壁下段设有缩径部；

柔性密封环，其套设于高频电缆线线身，且设于所述内外螺纹套内腔；

空心螺塞，其套设于高频电缆线线身，且一端部螺接于内外螺纹套内腔，以便于挤压柔性密封环。

优选的，所述外壳背离开口的一端为锥形端。

优选的，相邻的超声波换能器之间的距离为0.3～0.7m。

优选的，所述超声波换能器的数量为2～4个。

优选的，每个超声波换能器中的所述压电陶瓷数量为3或4个。

优选的，所述压电陶瓷为上端敞口的倒锥形结构，以便于所有的压电陶瓷上下套叠，以便于相邻的压电陶瓷紧密贴合。

优选的，所述高频电缆线通过放大电路对应连接于采集设备。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

1、由于阻尼块的设置，能够吸收压电陶瓷上方的超声波，实现减少噪声的功能；

2、由于匹配层的设置，能够在超声波换能器与工作负载之间起到匹配声阻抗的作用，以便于拓宽所述超声波换能器的工作频带，进而提高超声波分辨率和工作适应能力；

3、由于压电陶瓷上下面均涂覆有银层的设置，保证了压电陶瓷电压的均匀性；

4、采用组合超声波换能器的方式，把多个超声波换能器的信号合并成一个信号，增强了真实的地震信号，且抑制了噪声，从而提升信号质量，并且增加了接收地震信号的范围；

5、整体上本水听器体积较小巧且便于携带，能够更好的适应特殊场合的布置和操作，解决了进口成本大，进口小道距困难的技术问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的I局部放大图；

图3为图2中的II局部放大图；

图4为图3中的III局部放大图。

图中：1、超声波换能器；11、外筒体；12、压电陶瓷；13、阻尼块；14、匹配层；2、高频电缆线；3、外壳；4、密封压线组件；41、内外螺纹套；42、柔性密封环；43、空心螺塞。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进，在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本申请的附图对应，为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位。

实施例一，结合附图1～4，一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，包括同轴间隔设置的多个超声波换能器1和使得多个超声波换能器1并联的高频电缆线2，使用时，高频电缆线2连接对应连接于采集设备；

进一步的，高频电缆线2通过放大电路对应连接于采集设备。

根据需要，超声波换能器1的数量为2～4个；相邻的超声波换能器1之间的距离为0.3～0.7m。

在本实施例中，如图1所示，超声波换能器1采用3个，相邻的两个超声波换能器1之间的距离为0.5m；这样使得整个水听器除高频电缆线2外的长度略大于1m，相比于美国进口的6m及以上，本水听器实现了小型化设计，更加方便于施工，并且能够很好的适应于桥梁、港口码头、船只频密的场合。

在其他实施例中，超声波换能器1的数量还可以采用2个或者4个，相邻的两个超声波换能器1之间的距离可以存在一定的误差，也就是说，相邻的两个超声波换能器1之间的距离只要在0.3～0.7m之间即可。

在实际生产过程中，本水听器长度为1.5～2m之间。

进一步的，结合附图2超声波换能器1包括外筒体11、压电陶瓷12、阻尼块13和匹配层14；具体的，外筒体11上端敞口，用于固定和保护压电陶瓷12、阻尼块13和匹配层14；

根据需要，外筒体11由塑料或金属制成。

压电陶瓷12，其上下堆叠有多个，且同轴设于外筒体11内腔，用于发射和接收超声波；

根据需要，压电陶瓷12数量为3或4个，在本实施例中，压电陶瓷12采用3个。

进一步的，为增加压电陶瓷12电压的均匀性，压电陶瓷12底面和顶面均涂覆有银层作为电极；具体的，陶瓷片顶面银层电极接正极引至电路，下方银层电极接负极形成差分信号回路。

更进一步的，压电陶瓷12为上端敞口的倒锥形结构，这样能够使得所有的压电陶瓷12上下套叠，以便于相邻的压电陶瓷12紧密贴合。

阻尼块13，其设于外筒体11内腔位于压电陶瓷12上方的位置，用于吸收屏蔽压电陶瓷12上方的干扰，以便于减少噪音；具体的，阻尼块13由若干阻尼材料配置而成，粘附在压电陶瓷12上方。

匹配层14，其设于外筒体11内腔位于压电陶瓷12下方的位置，用于匹配声阻抗，以便于拓宽超声波换能器1的工作频带，进而提高超声波分辨率和工作适应能力，进而调节可接收的频率范围段；具体的，通过匹配层14调节压电陶瓷12所能响应的那个频率，进而能够降低超声波换能器1的工作频率。

其中，高频电缆线2中正极线连接于最上方的压电陶瓷12顶面，高频电缆线2中连接于最下方的压电陶瓷12底面。

整体上，超声波换能器1的频带宽度能够达到200Hz～200000Hz，接收声波的灵敏度<10微伏，并且动态范围大约为78dB，能够探测0～133dB的范围。

本水听器采用组合超声波换能器1的方式，把多个超声波换能器1的信号合并成一个信号，增强了真实的地震信号，且抑制了噪声，从而提升信号质量，并且增加了接收地震信号的范围。

装配时，首先把匹配层14装入外筒体11内腔底部，然后把连接有高频电缆线2的3个压电陶瓷12上下叠放于外筒体11内腔，然后再把阻尼块13压入外筒体11内腔，最后通过胶液封装。

进一步的，结合附图1，为固定超声波换能器1的位置，一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，还包括用于固定超声波换能器1的位置的外壳3，具体的，外壳3一端设有供高频电缆线2插入的开口，该开口设有密封压线组件4，外壳3另一端为锥形端；多个超声波换能器1同轴间隔的安装于外壳3内；

根据需要，外壳3采用塑料制作。

根据需要，外壳3内腔位于相邻的两个超声波换能器1之间的位置设有限位环，防止超声波换能器1位置发生窜动。为减小限位环的重量，限位环环壁采用镂空设计；

更进一步的，结合附图4，密封压线组件4包括：

内外螺纹套41，其套设于高频电缆线2线身，且轴向的螺接于开口内壁，内外螺纹套41内壁下段设有缩径部；

根据需要，内外螺纹套41内端抵触于对应的超声波换能器1。

柔性密封环42，其套设于高频电缆线2线身，且设于内外螺纹套41内腔。

空心螺塞43，其套设于高频电缆线2线身，且一端部螺接于内外螺纹套41内腔，以便于挤压柔性密封环42。

这样可以通过空心螺塞43与内外螺纹套41的缩径部配合挤压柔性密封环42，使得柔性密封环42变形，进而保证高频电缆线2与内外螺纹套41之间的密封配合。

本实用新型未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，旨在将落在等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (10)

1.一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：包括：

超声波换能器(1)，其同轴间隔设有多个，且多个超声波换能器(1)并联；

高频电缆线(2)，其一端连接所述超声波换能器(1)，另一端对应连接于采集设备；

其中，所述超声波换能器(1)包括：

外筒体(11)，其上端敞口；

压电陶瓷(12)，其上下堆叠有多个，且同轴设于所述外筒体(11)内腔，用于发射和接收超声波；

阻尼块(13)，其设于所述外筒体(11)内腔位于压电陶瓷(12)上方的位置，用于吸收屏蔽所述压电陶瓷(12)上方的干扰，以便于减少噪音；

匹配层(14)，其设于所述外筒体(11)内腔位于压电陶瓷(12)下方的位置，用于匹配声阻抗，以便于拓宽所述超声波换能器(1)的工作频带；

其中，所述高频电缆线(2)中正极线连接于最上方的压电陶瓷(12)顶面，高频电缆线(2)中连接于最下方的压电陶瓷(12)底面。

2.根据权利要求1所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：所述压电陶瓷(12)底面和顶面均涂覆有银层。

3.根据权利要求1所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：还包括：

外壳(3)，其包覆于所有超声波换能器(1)，以便于所有的超声波换能器(1)位置固定；

其中，所述外壳(3)一端设有供高频电缆线(2)插入的开口，该开口设有密封压线组件(4)。

4.根据权利要求3所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：所述密封压线组件(4)包括：

内外螺纹套(41)，其套设于高频电缆线(2)线身，且轴向的螺接于开口内壁，所述内外螺纹套(41)内壁下段设有缩径部；

柔性密封环(42)，其套设于高频电缆线(2)线身，且设于所述内外螺纹套(41)内腔；

空心螺塞(43)，其套设于高频电缆线(2)线身，且一端部螺接于内外螺纹套(41)内腔，以便于挤压柔性密封环(42)。

5.根据权利要求3所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：所述外壳(3)背离开口的一端为锥形端。

6.根据权利要求1所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：相邻的超声波换能器(1)之间的距离为0.3～0.7m。

7.根据权利要求1所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：所述超声波换能器(1)的数量为2～4个。

8.根据权利要求1所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：每个超声波换能器(1)中的所述压电陶瓷(12)数量为3或4个。

9.根据权利要求1所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：所述压电陶瓷(12)为上端敞口的倒锥形结构，以便于所有的压电陶瓷(12)上下套叠，以便于相邻的压电陶瓷(12)紧密贴合。

10.根据权利要求1所述的一种应用于水域单道地震反射波法的超声波换能水听器，其特征在于：所述高频电缆线(2)通过放大电路对应连接于采集设备。