CN86210266U - 分段电极圆管水听器 - Google Patents

Abstract

分段电极圆管水听器采用了不等宽度的分段电极压电陶瓷圆管作为灵敏元件，从而实现了高灵敏度并简化了装配工艺。水听器的灵敏度为-179dB(odB＝1v/μpa)，灵敏度起伏±1.5dB，频带为20Hz～45kHz，水听器自噪声低于海洋中的Wenz噪声。它可以检测海洋中最低的环境噪声。

Description

本实用新型属于水声领域中检测微弱水声信号的一种水听器。

海洋环境噪声的声压级最低为10^－5帕斯卡，要检测如此微弱的信号必须要有高灵敏度的测量水听器。实现高灵敏度的关键在于设计和合理使用灵敏元器件。1972年美国声学杂志发表了USRD－H56型测量海洋环境噪声的水听器（见J.A.S.A Vol 52 P1450－1455），这种水听器选用了切向极化的压电陶瓷园管作灵敏元件，灵敏度为一185db。频带：10Hz－60KHz，能测量0级以上海况环境噪声。1974年AD报告（AD 778 336）报告了USRD－H62型水听器，它的灵敏元件是用了三个径向极化压电陶瓷园管，每个园管的内外电极又均匀分成三部分实际上是三个园管九部分电极的串联。该水听器的灵敏度：－179db，频带：1Hz－2000Hz，能测量海洋中最微弱的环境噪声。1977年丹麦B＆K公司的产品目录中介绍了8101水听器，它的灵敏元件是用12个压电陶瓷小园管串联组成的。灵敏度：－184dB，频带：1Hz－80KHz，能测量0级以上海况的环境噪声。这些水听器结构较为复杂，工艺技术要求高。

本实用新型的目的就在于设计出一种新的灵敏元件，实现高灵敏度，并使水听器的工艺得到简化。用这种元件制作的水听器灵敏度高，频带宽、水平无指向性，能测量海洋中最低的环境噪声。

一般的薄壁压电陶瓷园管的电极不是径向极化就是切向极化或是纵向极化。径向极化的园管的电极是涂满园管内外表面的，元件的灵敏度等于压电常数与园管半径的乘积。本实用新型设计的不等宽度的分段电极压电园管，就是在一只园管的外表面上电极是分段的，各段的宽度又是不等的，内表面的电极也分段，各段宽度是相等的。

例如一个三段电极园管，外表面上电极分布是按园管高度的1／4，2／4，1／4为宽度、内表面的电极分布按园管高度的1／2为宽度。电极与电极之间留有缝隙。三段电极中，上下二段分别为园管的正、负极，中间段为公共电极，内电极也是公共电极。这种园管相当于四个径向极化园管串联而成，因此灵敏度提高了四倍。

不等宽度的分段电极园管也可以这样分，外电极分为四段，按园管高度的1／6，2／6，2／6，1／6的比例分布，内电极按园管高度的1／3，1／3，1／3分布。这样园管的灵敏度将比单个径向极化园管的灵敏度提高六倍。这叫四段电极园管。也可以将外电极分成五段，按园管高度的1／8，2／8，2／8，2／8，1／8分布，内电极按园管高度的1／4，1／4，1／4，1／4分布，这叫五段电极园管，园管的灵敏度比单个径向极化园管的灵敏度高八倍。以此类推，原则上这种分法是无限的。但是分得多对电极的涂银工艺更为复杂，甚至无法分段。由于电极分得多虽然灵敏度得到了提高，但是元件的静电容将变得很小，增加了对前放的要求，所以分段电极园管的电极不宜多分，一般从工艺上考虑分成三段电极为宜。

内外电极间的缝隙在涂银工艺允许下越小越好，我们采用的缝隙为0.7mm～1mm，为了便于实施这种不等宽度的分段电极的涂银工艺，园管直径不宜太小，一般应大于10mm。

目前一般使用的径向极化压电陶瓷园管，大多数内外表面均涂满电极，为了提高灵敏度就必须一个一个串联起来，工艺复杂。H62水听器采用了内外表面的电极均匀分成三部分的压电陶瓷园管，由于园管没有公共电极，园管正、负电极在内外表面上。在园管两端加盖进行声屏蔽时，为了实现管子与管子电极的串联，将焊接管内电极的引线引出时， 工艺也较复杂。本实用新型设计的不等宽度分段电极压电园管，采用了公共电极，从而使园管的正负极就分布在外表面的上下二段上。实际上园管的电极已经串联起来，因此它的优点就在于提高了园管的灵敏度，一管相当于多管串联的功能。另外克服了电极焊接，引线时的麻烦，同时使用多个园管或串联或并联时，焊接引线均在外表面进行，操作十分方便，这些对实现水听器的高灵敏度和简化水听器的装配工艺都有好处。

本实用新型的实施例有三个附图。

图1是三段电极园管的剖面图。

图2是接收装置剖面图。

图3是水听器的结构图。

本实用新型的一个具体实施例由图1～3给出，它采用了三个三段电极园管组装而成，园管电极分布由图1给出，它由正电极（1），负电极（3），公共电极（2）、（4）、（5）构成，考虑到要对园管进行声屏蔽，每个园管都加有盖板，盖板中间有洞，允许固定螺杆穿入，盖板外侧有定位槽，保证园管放在槽中不会左右移动。在定位槽中还垫有橡皮，使园管去耦。图2中（9）、（13）、（17）为园管，（7）、（11）、（15）为铝质盖板，（8）、（10）、（12）、（14）、（16）、（18）为去耦橡皮垫圈。（19）是一个带有锥形盖板的固定螺杆，它用一根铜材加工而成，通过它将三个陶瓷园管和盖板串联起来，并用螺帽（6）拧紧。固定螺杆（19）的中部与园管相接的一面为带有定位槽的平面起盖板的作用，另一面要加工成锥形，避免在进行灌胶密封时产生气泡影响水听器的性能，固定螺杆（19）两端都带有螺纹、上端与螺帽（6）拧接，下端拧入前放筒中心的螺孔中，使螺杆（19）成为一个支撑架。三个园管被（19）固定后，用直径0.5mm～0.6mm的多股绝缘导线按串联要求将电极焊接起来，这就组成了水听器的接收装置（22）。可以看出，由于园管的正、负电极均暴露在管子的外面，所以焊接十分方便。大大减化了电极的引线工艺。保证了盖板对园管进行声屏蔽时的密封效果，不会因以往必须从园管内壁引出电极线时所带来的密封上的麻烦。

前放筒底座（25），沿园周方向按90°打四个孔，这个园的直径要比陶瓷管的直径大3～4mm。将二根加工成U字形的铜丝插入孔中并滴入501胶或环氧树脂加以固定、铜丝长度应超过接收装置长度的2公分。铜丝U形端的交叉部位用焊锡焊好，这就是屏蔽网的支撑架，在支撑架的外面焊上一层铜网，本实用新型用的铜网的网孔是菱形，菱形的长对角线是6mm，短对角线是2mm。上述各项安装工艺完成和经过用丙酮或无水乙醇清洁处理后就可灌胶。

本实用新型采用了聚氨酯橡胶进行灌封。水密电缆头（27）是用氯丁橡胶硫化的。压紧螺帽（26）拧入前放筒（25）后，压紧了水密电缆头中O形圈，又保证水密头（27）不会从（25）中掉出。为了拧起来方便，压紧螺帽（26）的外侧加工成直纹滾花。保护罩（20）是用三根U形磷铜丝（直径φ2mm）穿过固定环与座底焊接而成，保护罩的底座插入前放筒外侧后靠固定螺帽（24）联接固定。（21）是屏蔽网。

从图1至图3中可以看出接收装置是由三个三段电极园管（9）、（13）、（17）组成的。为了实现声屏蔽使用了中心带有孔的铝质盖板（7）、（11）、（15）。要保证园管的去耦，在园管两端与盖板之间垫有橡皮垫圈（8）、（10）、（12）、（14）、（16）、（18）。连接螺杆（19）将园管和盖板串联起来，并用螺帽（6）固定。在园管外面将电极引线焊好，将接收装置（22）拧入前放筒（25）的底座上，接好正负极引线，焊好支撑架和屏蔽网（21）就可以进行灌胶密封了。灌封好的部件配上已经事先加工好的保护罩（20），水密电缆头（27），密封用O环（28），前置放大器（29），拧上压紧螺帽（26），固定螺帽（24）就组成了一个高灵敏度的水听器。

Claims (7)

1、一种由压电陶瓷材料加工成园管式接收装置所组成的水听器，其特征在于它包含有由三个不等宽度的分段电极的园管(9)(13)(17)所构成的接收装置(22)所组成的水听器。

2、按照权利要求1所说的水听器，其特征在于所说的园管，它被分成三段，也可以分成多段，每段电极之间要有缝隙，其宽度在0.7至1.0毫米范围。

3、按照权利要求1所说的水听器，其特征在于所说的园管，它是用压电陶瓷材料制成的，其直径不宜小于10毫米。

4、按照权利要求1所说的水听器，其特征在于所说的园管，是指它的外电极为不等宽度，上下两段（1）（3）电极宽度相等，中间一段（2）电极是上下电极宽度的一倍，而园管的内电极（4）（5）则是等宽度的。

5、按照权利要求1所说的水听器，其特征在于所说的接收装置（22），是指用一个带有锥形盖板的固定螺杆（19），将三个园管（9）（13）（17）与三个铝质盖板（7）（11）（15）相间，在各盖板与园管之间夹有一个去耦橡皮垫圈然后用螺帽（6）拧紧构成一个整体，并用直径为0.5毫米的多股绝缘导线将三个园管的电极串接起来而组成的接收装置。

6、按照权利要求5所说的装置，其特征在于固定螺杆（19）的两端被加工有螺纹，它带有锥形盖板的一端与前放筒底座（25）连接，另一端与螺帽（6）连接。

7、按照权利要求1所说的水听器，其特征在于采用聚氨脂橡胶进行灌封。

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