RU168468U1 - Приемный гидрофон - Google Patents
Приемный гидрофон Download PDFInfo
- Publication number
- RU168468U1 RU168468U1 RU2016146602U RU2016146602U RU168468U1 RU 168468 U1 RU168468 U1 RU 168468U1 RU 2016146602 U RU2016146602 U RU 2016146602U RU 2016146602 U RU2016146602 U RU 2016146602U RU 168468 U1 RU168468 U1 RU 168468U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- block
- cover
- piezoelectric elements
- elements
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/44—Special adaptations for subaqueous use, e.g. for hydrophone
Abstract
Полезная модель относится к гидроакустике, в частности к гидрофонам. Приемный гидрофон содержит цилиндрический полый корпус со съемной крышкой в его нижней части и с закрепленным в нем соосным блоком пьезоэлектрических элементов с электродами, выведенными из корпуса проводниками через разъем в крышке. Верхняя часть корпуса имеет опорный фланец, сверху которого выполнен торцевой кольцевой выступ, внутри которого выполнен внутренний торцевой выступ для контакта с блоком элементов , поджатый гайкой через шайбу. Открытая часть корпуса закрывается крышкой через уплотнительную прокладку стопорным кольцом с резьбой. На внутренней поверхности корпуса по ее окружности в области расположения блока элементов выполнены выступы, контактирующие с поверхностью соответствующего элемента из блока. В корпусе размещена печатная плата с усилителем и устройством аналого-цифрового преобразования и цифровой обработки сигнала с пьезоэлектрических элементов. В крышке корпуса выполнено отверстие с заглушкой, через которое производится вакуумирование и заполнение внутреннего объема корпуса инертным газом. Технический результат заключается в повышении чувствительности устройства. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Полезная модель относится к области морской техники, а именно к глубоководным устройствам приема гидроакустического сигнала и предназначена для преобразования акустических давлений в водной среде в электрический сигнал, может применяться в гидроакустике для регистрации подводных сигналов и шумов, а также для различных измерительных целей.
Принцип действия таких устройств основан на прямом пьезоэлектрическом эффекте элементов, обладающих пьезоэлектрическими свойствами.
Известны гидрофоны аналогичного назначения, содержащие цилиндрический корпус с закрепленным в нем соосным трубчатым пьезоэлектрическим элементом, переходные втулки и герметизирующие кольца, при этом один из торцов цилиндрического пьезоэлектрического элемента закрыт заглушкой, а на наружные поверхности цилиндрического корпуса и трубчатого пьезоэлектрического элемента нанесено упругое изоляционное покрытие (патенты RU №2393643, 2392767).
Недостатками данного устройства являются сложность его конструкции и технологии его изготовления, низкая прочность к воздействию гидростатического давления.
В качестве прототипа предлагаемого устройства выбрана конструкция приемного гидрофона (низкочастотного приемника звукового давления), разработанного ЗАО «Завод им. Г.И. Петровского», г. Н. Новгород (см. Приложение и сайт предприятия, публикация октябрь 2014 г.). Такой гидрофон собран в металлическом корпусе со съемной крышкой в нижней части и с закрепленным в нем блоком цилиндрических пьезоэлектрических элементов с электродами, выведенными из корпуса с помощью проводников через выходной разъем в крышке, верхняя часть корпуса имеет опорный фланец, сверху которого выполнен торцевой кольцевой выступ, внутри которого выполнен внутренний торцевой выступ для контакта с блоком пьезоэлектрических элементов, который снизу поджат гайкой через шайбу.
Недостатком вышеуказанных устройств гидрофонов является недостаточная чувствительность (отношение сигнал/шум), обеспечиваемая конструкцией гидрофонов, что снижает эффективность и надежность их работы в системах, установленных в местах с повышенной шумностью среды.
Задача, на решение которой направлено заявляемое в качестве полезной модели техническое решение и технический результат от его использования, заключается в повышении чувствительности устройства, что, в конечном итоге, улучшает надежность и эффективность его эксплуатации.
Для решения поставленной задачи и обеспечения требуемого технического результата в приемном гидрофоне, содержащем цилиндрический полый корпус со съемной крышкой в его нижней (хвостовой) части и с закрепленным в нем соосным блоком цилиндрических пьезоэлектрических элементов с электродами, выведенными из корпуса с помощью проводников через выходной разъем в крышке, верхняя часть корпуса имеет опорный фланец, сверху которого выполнен торцевой кольцевой выступ, внутри которого выполнен внутренний торцевой выступ (меньшего диаметра) для контакта с (основанием) блоком пьезоэлектрических элементов, который снизу поджат гайкой через шайбу, дополнительно на внутренней боковой поверхности корпуса по ее окружности в области расположения блока пьезоэлектрических элементов напротив каждого из элементов выполнены выступы, контактирующие с поверхностью соответствующего пьезоэлектрического элемента из блока.
В варианте выполнения приемного гидрофона размеры диаметра D внешнего торцевого выступа, диаметра внутреннего торцевого выступа d и высота h находятся в соотношении: D=48±1 мм, d=24±1 мм, h=8±1 мм, обеспечивая устойчивую передачу акустического давления на блок пьезоэлектрических элементов.
Приемный гидрофон содержит монтажную плату с усилителем и устройством аналого-цифрового преобразования и цифровой обработки сигнала с пьезоэлектрических элементов, закрепленную внутри корпуса и электрически соединенную с электродами блока пьезоэлектрических элементов и выходным разъемом. Это позволяет исключить влияние внешних электромагнитных (ЭМП) полей на электрические цепи электронных устройств гидрофона.
В крышке корпуса приемного гидрофона дополнительно выполнено отверстие с заглушкой для вакуумирования и заполнения внутренней полости корпуса инертным газом, например азотом, который снижает окислительные процессы и предотвращает выпадение конденсата, что существенно влияет на чувствительность пьезокерамических элементов.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - общий вид (а) и вид в разрезе (в);
на фиг. 2 - общий вид с вырезом четверти корпуса;
на фиг. 3 - вид со стороны крышки;
на фиг. 4 - вид корпуса изнутри.
Приемный гидрофон содержит выполненный из титанового сплава (марки ВТ-9) цилиндрический полый корпус 1 со съемной крышкой 2 в его нижней (хвостовой) части и с закрепленным в нем соосным блоком цилиндрических пьезоэлектрических элементов 3 с электродами, выведенными из корпуса с помощью проводников 4 через выходной разъем 5 в крышке 2. Верхняя часть корпуса 1 имеет опорный фланец 6, сверху которого выполнен торцевой кольцевой выступ 7, внутри которого выполнен внутренний торцевой выступ 8 (меньшего диаметра) для контакта с (основанием) блоком пьезоэлектрических элементов 3, который для надежной фиксации элементов поджимаются гайкой 9 через шайбу 10. Остальная открытая часть корпуса 1 закрывается крышкой 2 через уплотнительную резиновую прокладку 11, с помощью стопорного кольца с наружной резьбой 12 происходит фиксация крышки в корпусе. На внутренней боковой поверхности корпуса 1 по ее окружности в области расположения блока пьезоэлектрических элементов напротив каждого из элементов 3 выполнены выступы 13, контактирующие с поверхностью соответствующего пьезоэлектрического элемента из блока.
Оптимальные соотношения размеров элементов торцевого выступа: диаметр D внешнего торцевого выступа 48 мм, диаметр d внутреннего торцевого выступа 24 мм и высота h внутреннего торцевого выступа 8 мм.
Внутри корпуса 1 приемного гидрофона, с внутренней стороны крышки 2 размещена монтажная печатная плата 14 с усилителем и устройством аналого-цифрового преобразования и цифровой обработки сигнала с пьезоэлектрических элементов 3, электрически соединенная с электродами блока пьезоэлектрических элементов 3 и выходным разъемом 5. Таким образом, во внутреннее пространство корпуса, в последовательном электрическом соединении, устанавливаются элементы и от крайних полюсов, по специальным выполненным пазам корпуса, идут провода для передачи электрического сигнала.
В крышке 2 корпуса 1 приемного гидрофона выполнено отверстие 15 (с заглушкой, обеспечивающая воздушную герметичность корпуса), через которое производится вакуумирование и заполнение внутреннего объема корпуса инертным газом (азотом).
Наружные уплотнительные резиновые кольца круглого сечения 16 обеспечивают герметизацию от внешнего гидростатического давления при постановке устройства в изделие.
Приемный гидрофон работает следующим образом.
Устанавливают гидрофон в заданной области водоема.
Гидроакустические шумы, воздействующие на чувствительные элементы 3 гидрофона, преобразуются в электрический сигнал, усиливаемый и направляемый на устройство аналого-цифрового преобразования и цифровой его обработки (на рисунке не показаны), расположенные на печатной плате 14.
В результате такой конструкции приемного гидрофона диаметральные торцевые выступы 13 внутри корпуса 1 обеспечивают большую площадь контакта боковой поверхности пьезоэлектрических элементов 3 с корпусом для передачи максимального акустического давления на элементы (не только по осевому направлению корпуса через торцовые выступы 7 и 8, но и через боковую поверхность корпуса), создавая устойчивый поверхностный контакт с элементами при наружном гидростатическом давлении.
Подобранные в результате натурных испытаний оптимальные размеры внешнего и внутреннего торцевых выступов корпуса обеспечивает устойчивый поверхностный контакт с поверхностью блоков пьезоэлектрических элементов при наружном гидростатическом давлении.
Таким образом, каждый из пунктов формулы полезной модели позволяет улучшить чувствительность (отношение сигнал/шум) гидрофона за счет устойчивого поверхностного контакта корпуса с элементами 3, снижения влияния ЭМП, снижения окислительных процессов и предотвращает выпадение конденсата внутри корпуса, существенно повышая чувствительность пьезокерамических элементов, уменьшая составляющую шумового сигнала.
Так, величина чувствительности полезной модели (при измерениях электростатическим методом на частотах до 1000 Гц) превышает максимальную чувствительность прототипа в 2 раза.
Полезная модель была испытана на внешнее гидростатическое давление 60 МПа на испытательном комплексе ДМТ-161, принадлежащем ЗАО «Руспром», г. Москва, который во время испытаний сохранял свою работоспособность.
Поставленный технический результат - повышение чувствительности устройства, что, в конечном итоге, увеличивает надежность работы гидрофона, при простоте сборки и технологичности конструкции, достигается всей совокупностью существенных признаков пунктов формулы полезной модели.
Claims (4)
1. Приемный гидрофон, содержащий цилиндрический полый корпус со съемной крышкой в его нижней части и с закрепленным в нем соосным блоком цилиндрических пьезоэлектрических элементов с электродами, выведенными из корпуса с помощью проводников через выходной разъем в крышке, верхняя часть корпуса имеет опорный фланец, сверху которого выполнен торцевой кольцевой выступ, внутри которого выполнен внутренний торцевой выступ для контакта с блоком пьезоэлектрических элементов, который снизу поджат гайкой через шайбу, отличающийся тем, что на внутренней боковой поверхности корпуса по ее окружности в области расположения блока пьезоэлектрических элементов напротив каждого из элементов выполнены выступы, контактирующие с поверхностью соответствующего пьезоэлектрического элемента из блока.
2. Приемный гидрофон по п. 1, отличающийся тем, что диаметр D внешнего торцевого выступа, диаметр внутреннего торцевого выступа d и высота h находятся в соотношении: D=48±1 мм, d=24±1 мм, h=8±1 мм.
3. Приемный гидрофон по п. 1, отличающийся тем, что он содержит монтажную плату с усилителем и устройством аналого-цифрового преобразования и цифровой обработки сигнала с пьезоэлектрических элементов, закрепленную внутри корпуса и электрически соединенную с электродами блока пьезоэлектрических элементов и выходным разъемом.
4. Приемный гидрофон по п. 1, отличающийся тем, что в крышке корпуса выполнено отверстие для заполнения внутренней полости корпуса инертным газом, например азотом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146602U RU168468U1 (ru) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Приемный гидрофон |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146602U RU168468U1 (ru) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Приемный гидрофон |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168468U1 true RU168468U1 (ru) | 2017-02-06 |
Family
ID=58450732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016146602U RU168468U1 (ru) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Приемный гидрофон |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168468U1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3464672A (en) * | 1966-10-26 | 1969-09-02 | Dynamics Corp America | Sonic processing transducer |
US3539980A (en) * | 1968-11-29 | 1970-11-10 | Dynamics Corp America | Underwater electroacoustic transducer which resists intense pressure |
US4231112A (en) * | 1970-07-30 | 1980-10-28 | Fred M. Dellorfano, Jr. | High-power underwater transducer with improved performance and reliability characteristics and method for controlling said improved characteristics |
US4704709A (en) * | 1985-07-12 | 1987-11-03 | Westinghouse Electric Corp. | Transducer assembly with explosive shock protection |
US4737939A (en) * | 1983-05-23 | 1988-04-12 | Raytheon Company | Composite transducer |
US5070486A (en) * | 1989-12-07 | 1991-12-03 | Et Francais | Process to increase the power of the low frequency electro acoustic transducers and corresponding transducers |
US5130953A (en) * | 1990-06-12 | 1992-07-14 | Gilles Grosso | Submersible electro-acoustic transducer |
RU14670U1 (ru) * | 2000-04-11 | 2000-08-10 | Закрытое акционерное общество "Вибро-прибор" | Пьезоэлектрический датчик вибрации |
-
2016
- 2016-11-29 RU RU2016146602U patent/RU168468U1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3464672A (en) * | 1966-10-26 | 1969-09-02 | Dynamics Corp America | Sonic processing transducer |
US3539980A (en) * | 1968-11-29 | 1970-11-10 | Dynamics Corp America | Underwater electroacoustic transducer which resists intense pressure |
US4231112A (en) * | 1970-07-30 | 1980-10-28 | Fred M. Dellorfano, Jr. | High-power underwater transducer with improved performance and reliability characteristics and method for controlling said improved characteristics |
US4737939A (en) * | 1983-05-23 | 1988-04-12 | Raytheon Company | Composite transducer |
US4704709A (en) * | 1985-07-12 | 1987-11-03 | Westinghouse Electric Corp. | Transducer assembly with explosive shock protection |
US5070486A (en) * | 1989-12-07 | 1991-12-03 | Et Francais | Process to increase the power of the low frequency electro acoustic transducers and corresponding transducers |
US5130953A (en) * | 1990-06-12 | 1992-07-14 | Gilles Grosso | Submersible electro-acoustic transducer |
RU14670U1 (ru) * | 2000-04-11 | 2000-08-10 | Закрытое акционерное общество "Вибро-прибор" | Пьезоэлектрический датчик вибрации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10082021B2 (en) | Azimuthally acoustic while drilling signal receiving transducer encapsulating apparatus | |
CN104198593B (zh) | 一种高静水压低频校准腔体及测试方法 | |
US4345473A (en) | Vertical component accelerometer | |
CN109474871B (zh) | 一种水听器及其制作方法 | |
US6160763A (en) | Towed array hydrophone | |
CN204231638U (zh) | 一种水声换能器 | |
CN202393421U (zh) | 一种耐高压的声压温度集成传感器 | |
RU168468U1 (ru) | Приемный гидрофон | |
US2413462A (en) | Transducer | |
CN113534114A (zh) | 一种高稳定性水声标准器及制作方法 | |
CN106644043B (zh) | 一种水雷模块化嵌入式圆柱共形声基阵 | |
US3113288A (en) | Supersensitive shielded crystal hydrophone | |
CN208636262U (zh) | 一种海底沉积物声学特性原位测量换能器 | |
CN112954578B (zh) | 一种振动平衡型低噪声深海水听器及其制造方法 | |
CN104112624B (zh) | 由深度激活的传感器开关和方法 | |
RU88236U1 (ru) | Гидрофон | |
CN109341660A (zh) | 万向水平仪 | |
US3980984A (en) | Underwater connector | |
CN108732252A (zh) | 一种海底沉积物声学特性原位测量换能器 | |
RU159558U1 (ru) | Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь | |
RU2582889C1 (ru) | Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь | |
RU2392767C1 (ru) | Гидрофон | |
RU2548124C1 (ru) | Герметичный электронный блок | |
CN209166415U (zh) | 万向水平仪 | |
US1461220A (en) | Submarine signaling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20171130 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20190904 |