RU1841033C

RU1841033C - Acoustic transducer

Info

Publication number: RU1841033C
Application number: SU3203663/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Князюк; Владимир Васильевич Скворцов; Валерий Георгиевич Тиняков
Original assignee: Государственное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Квант"
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 2015-02-20

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: invention relates to underwater receivers and can be used in sonar systems for detecting radiation sources. The acoustic transducer comprises a housing in which there is a sealed electronic unit and mechanically connected sensitive and pickup elements, wherein the pickup element is in the form of a disc and the sensitive element is rigidly mounted in the housing, wherein the sensitive element is in the form of two symmetrically paired monocrystalline tensoresistors, wherein the tensoresistors are mounted mutually perpendicular at opposites sides of the plane of the pickup element in parallel to the latter with pretensioning.

EFFECT: high sensitivity.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области измерения статических характеристик гидрофизических полей жидкости, в частности, к подводным приемникам колебательных смещений, обусловленных возникновением волновых колебаний в жидкой среде под воздействием на последнюю естественных и искусственных источников возмущения гидродинамического и гидроакустического происхождения и может быть использовано в системах гидролокации для обнаружения упомянутых источников излучения.The present invention relates to the field of measuring the static characteristics of hydrophysical fields of a liquid, in particular, to underwater receivers of vibrational displacements caused by the occurrence of wave vibrations in a liquid medium under the influence of natural and artificial sources of disturbance of hydrodynamic and hydroacoustic origin on the latter and can be used in sonar systems for detection mentioned radiation sources.

Известны устройства, основанные на преобразовании звуковых колебаний жидкости в колебания измерительной катушки относительно постоянного магнита /1, с. 309-315/. Эти устройства предназначены для измерения колебательной скорости жидкости и состоят из герметичной сферической оболочки, в которой размещены магнит, жестко связанный с оболочкой, и катушка, неподвижно удерживаемая за счет инерции внутренней массы, закрепленной внутри оболочки на подвешивающих пружинах.Known devices based on the conversion of sound vibrations of a liquid into vibrations of a measuring coil relative to a permanent magnet / 1, p. 309-315 /. These devices are designed to measure the vibrational velocity of a liquid and consist of a sealed spherical shell, in which a magnet is rigidly connected to the shell, and a coil, motionlessly held due to the inertia of the internal mass, mounted inside the shell on suspension springs.

Подобные устройства имеют искаженную паразитными колебаниями частотную характеристику, а наличие подвешивающих пружин обуславливает нижний предел рабочего диапазона частот и их применение ограничено измерением только горизонтальных компонент измеряемых величин.Such devices have a frequency response distorted by spurious oscillations, and the presence of suspension springs determines the lower limit of the operating frequency range and their use is limited to measuring only the horizontal components of the measured values.

Известно также устройство обнаружения гидролокационных сигналов - гидроакустический приемник колебательных смещений [2, c. 3].A device for detecting sonar signals is also known - a sonar receiver of vibrational displacements [2, p. 3].

Это устройство по своему назначению наиболее близко к предлагаемому, выбрано в качестве прототипа и состоит из взаимосвязанных измерительного блока и электронного блока.This device, by its purpose, is closest to the proposed one, it is selected as a prototype and consists of interconnected measuring unit and electronic unit.

Измерительный блок содержит также воспринимающий элемент, выполненный в виде диска и жестко связанный с чувствительным элементом, выполненным на основе магниторезисторов и жестко закрепленным на неподвижном экране или корпусе, и представляет собой датчик перемещения с несколькими этапами преобразования входной величины в электрический сигнал.The measuring unit also contains a sensing element made in the form of a disk and rigidly connected to a sensitive element made on the basis of magnetoresistors and rigidly mounted on a fixed screen or housing, and is a displacement sensor with several stages of converting the input quantity into an electrical signal.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Воспринимающий элемент перемещается под действием регистрируемой величины и передает перемещения с помощью держателя и истока на магниторезисторы, которые в свою очередь перемещаются в зазоре между постоянными магнитами. Поле этих магнитов должно иметь равномерный градиент напряженности, заданный и поддерживаемый с определенной точностью. Перемещение магниторезисторов в неоднородном магнитном поле вызывает изменение сопротивления последних, которое и регистрируют как выходной параметр.The sensing element moves under the action of the recorded value and transfers the movements with the holder and the source to the magnetoresistors, which in turn move in the gap between the permanent magnets. The field of these magnets should have a uniform gradient of tension, set and maintained with a certain accuracy. The movement of magnetoresistors in an inhomogeneous magnetic field causes a change in the resistance of the latter, which is recorded as an output parameter.

Данное устройство предназначено для измерений колебательных смещений в жидкой среде. Однако измеренная величина должна вызывать перемещение порядка 1-2 мм. Но в упругих элементах при упомянутых перемещениях наблюдаются явления гистерезиса и упругого последействия, что приводит к снижению чувствительности и точности измерений. Кроме того, в реальной конструкции практически невозможно создать в поле постоянных магнитов равномерный задаваемый и поддерживаемый с необходимой точностью градиент напряженности магнитного поля, поскольку величины напряженности магнитного поля и магнитной проницаемости зависят от времени /старения/ и температуры, а создать неоднородное поле с большим градиентом /порядка 1 тл /мм/ на участке порядка 1-2 мм практически невозможно. Сто приводит к снижению чувствительности и точности измерений.This device is designed to measure vibrational displacements in a liquid medium. However, the measured value should cause a movement of the order of 1-2 mm. But in the elastic elements during the mentioned displacements, the phenomena of hysteresis and elastic aftereffect are observed, which leads to a decrease in the sensitivity and accuracy of measurements. In addition, in a real design, it is practically impossible to create a uniform magnetic gradient and set with the necessary accuracy in the field of permanent magnets with the necessary accuracy, since the magnitude of the magnetic field and magnetic permeability depend on time / aging / and temperature, and create an inhomogeneous field with a large gradient / about 1 tl / mm / in a plot of about 1-2 mm is almost impossible. One hundred leads to a decrease in the sensitivity and accuracy of measurements.

Описанные недостатки снижают класс точности измерений, приводят к снижению чувствительности и надежности измерений.The described disadvantages reduce the accuracy class of measurements, lead to a decrease in the sensitivity and reliability of measurements.

Целью предлагаемого изобретения является повышение чувствительности и точности измерений гидролокационных сигналов за счет снижения выходного сопротивления чувствительного элемента, обладающего, при этом, совершенными упругими характеристиками, и уменьшение этапов преобразования входной энергии измеряемого сигнала в выходные электрические сигналы.The aim of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements of sonar signals by reducing the output impedance of the sensing element, which has, at the same time, perfect elastic characteristics, and reducing the steps of converting the input energy of the measured signal into output electrical signals.

Поставленная цель достигается за счет того, что в обнаружителе гидролокационных сигналов, содержащем корпус, в котором размещены взаимосвязанные измерительный блок с чувствительным и воспринимающим элементами и электронный блок, воспринимающий элемент измерительного блока выполнен в виде диска и механически связан с чувствительным элементом, жестко закрепленном в неподвижном корпусе, корпус выполнен в виде экрана, закрытого сетчатой потокозащитной оболочкой, в центре симметрии корпуса в экране выполнено отверстие, в котором установлен с минимальным зазором упомянутый воспринимающий элемент и зафиксирован в отверстии экрана с помощью упомянутого чувствительного элемента, который выполнен на основе полупроводникового кремниевого монокристалла и состоит из двух симметричных сдвоенных монокристаллических тензорезисторов с утолщениями по середине для механического крепления в центре симметрии воспринимающего элемента, который одновременно является и центром массы последнего, и по краям для создания на них омических контактов с малой плотностью тока и для крепления на кромке экрана, при этом монокристаллические тензорезисторы установлены взаимоперпендикулярно с противоположных сторон плоскости воспринимающего элемента параллельно последней с предварительным натяжением, обеспечивающим использование эффекта ″разложения сил на канате″, в нижней части корпуса перпендикулярно плоскости экрана жестко присоединена герметичная камера, составляющая единое целое с корпусом, в которой размещена плата электронного блока, электрически связанного с измерительным блоком, нижняя стенка камеры выполнена с прямоугольным фланцем для крепления устройства на посадочном месте.This goal is achieved due to the fact that in the detector of sonar signals containing a housing in which are interconnected measuring unit with sensitive and sensing elements and an electronic unit, the sensing element of the measuring unit is made in the form of a disk and is mechanically connected to the sensitive element, rigidly fixed in a fixed case, the case is made in the form of a screen closed by a mesh flow protection shell; in the center of symmetry of the case, a hole is made in the screen, in which the flax with a minimum gap, the aforementioned sensing element is fixed in the hole of the screen with the help of the aforementioned sensing element, which is made on the basis of a semiconductor silicon single crystal and consists of two symmetric dual single-crystal strain gauges with thickenings in the middle for mechanical fastening in the center of symmetry of the sensing element, which is also the center of mass of the latter, and around the edges to create ohmic contacts on them with a low current density and for fixing on the edge of the screen, while single-crystal strain gauges are installed mutually perpendicularly from opposite sides of the plane of the receiving element parallel to the last with a preliminary tension, which ensures the use of the “force decomposition on the rope" effect, in the lower part of the housing perpendicular to the plane of the screen there is rigidly connected a sealed chamber that is integral with the housing in which the board of the electronic unit is placed, electrically connected to the measuring unit, the lower wall of the chamber Nene with a rectangular flange for mounting the device on the seat.

Такое построение устройства обеспечивает повышение чувствительности и точности измерений гидролокационных сигналов благодаря тому, что воспринимающий элемент закреплен и отцентрирован в отверстии экрана с помощью упругого чувствительного элемента, выполненного из двух упругих тензорезисторов на основе полупроводникового кремниевого монокристалла, обеспечивает устранение явлений гистерезиса и упругого последействия. Малое, порядка 100-500 Ом, внутреннее сопротивление тензорезисторов обеспечивает снижение собственных шумов, а сокращение этапов преобразования энергии входных сигналов в выходные электрические сигналы приводит к уменьшению потерь информации в измерительном блоке.Such a construction of the device provides an increase in the sensitivity and accuracy of measurements of sonar signals due to the fact that the receiving element is fixed and centered in the hole of the screen using an elastic sensor element made of two elastic strain gages based on a semiconductor silicon single crystal, which eliminates the effects of hysteresis and elastic aftereffect. Small, about 100-500 Ohm, internal resistance of the strain gages provides a reduction in intrinsic noise, and a reduction in the steps of converting the energy of the input signals to output electrical signals leads to a decrease in information loss in the measuring unit.

Данное техническое решение соответствует критериям ″существенные отличия″ и ″новизна″, так как перечисленные выше признаки в этой совокупности органически связаны, существенны, необходимы и достаточны для обеспечения поставленной задачи.This technical solution meets the criteria ″ significant differences ″ and ″ novelty ″, since the above characteristics in this combination are organically linked, significant, necessary and sufficient to ensure the task.

Все признаки в заявляемом устройстве известны порознь, но в той совокупности, в которой они заявлены в предложенном техническом решении, не встречаются ни в аналогах, ни в прототипе, ни в других источниках информации, доступных заявителю и авторам. При этом заявляемая совокупность признаков проявляет новое свойство, которое не обнаруживается ни в одном из известных объектов, а именно: измерять в широком диапазоне длин волн гидролокационных сигналов в области малых /пороговых/ значений во всем диапазоне рабочих глубин погружения с повышенной чувствительностью и точностью измерений.All the signs in the inventive device are known separately, but in the totality in which they are stated in the proposed technical solution, they are not found in analogues, nor in the prototype, nor in other sources of information available to the applicant and the authors. Moreover, the claimed combination of features exhibits a new property that is not found in any of the known objects, namely: to measure in a wide range of wavelengths of sonar signals in the region of small / threshold / values in the entire range of working depths with increased sensitivity and measurement accuracy.

Поэтому предложенное решение соответствует критериям ″существенные отличия″ и ″новизна″.Therefore, the proposed solution meets the criteria ″ significant differences ″ and ″ novelty ″.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг. 1 - обнаружитель гидролокационных сигналов, общий вид;in FIG. 1 - detector sonar signals, General view;

на фиг. 2 - измерительный блок, общий вид;in FIG. 2 - measuring unit, general view;

на фиг. 3 - электронный блок, схема электрическая;in FIG. 3 - electronic unit, electrical circuit;

на фиг. 4 - электронный блок, схема монтажная.in FIG. 4 - electronic unit, wiring diagram.

Обнаружитель гидролокационных сигналов /см. фиг. 1, 2/ состоит из корпуса 1, выполненного в виде экрана 2, закрытого сетчатой потокозащитной оболочкой 3 и герметичной камерой 4, жестко соединенной с корпусом 1 перпендикулярно плоскости экрана 2. В корпусе 1 размещены взаимосвязанные измерительный блок 5 с чувствительным 6 и воспринимающим 7 элементами и электронный блок 8.Detector of sonar signals / cm. FIG. 1, 2 / consists of a housing 1, made in the form of a screen 2, closed by a mesh flow protection shell 3 and a sealed chamber 4, rigidly connected to the housing 1 perpendicular to the plane of the screen 2. In the housing 1 there are interconnected measuring unit 5 with a sensing 6 and receiving 7 elements and electronic unit 8.

Воспринимающий элемент 7 выполнен в виде плоского жесткого диска, например, из титана, и закреплен при помощи чувствительного элемента 6 в отверстии диаметром 10 мм, выполненном в центре симметрии экрана 2 с минимальным зазором порядка 0,1÷0,2 мм. Чувствительный элемент 6 состоит из двух симметричных сдвоенных полупроводниковых кремниевых монокристаллических тензорезисторов 6-1 и 6-2 с коэффициентом тензочувствительности К=/1÷1,2/·10 и выполненных в виде тонкой струны диаметром 12-30 мкм с утолщениями A и B по концам для создания на них омических контактов с малой плотностью тока и утолщением C в середине для механического крепления в центре симметрии, являющимся одновременно и центром массы воспринимающего элемента 7. Экран 2 предназначен для ослабления эффекта акустического короткого замыкания.The sensing element 7 is made in the form of a flat hard disk, for example, of titanium, and is fixed by means of the sensing element 6 in the hole with a diameter of 10 mm, made in the center of symmetry of the screen 2 with a minimum clearance of about 0.1 ÷ 0.2 mm. The sensitive element 6 consists of two symmetric dual semiconductor silicon single-crystal strain gauges 6-1 and 6-2 with a strain sensitivity coefficient K = / 1 ÷ 1,2 / · 10 and made in the form of a thin string with a diameter of 12-30 μm with thickenings A and B in the ends to create ohmic contacts with a low current density and a thickening C in the middle for mechanical fastening in the center of symmetry, which is also the center of mass of the sensing element 7. Screen 2 is designed to attenuate the effect of the acoustic short snapping.

Сетчатая потокозащитная оболочка 3 обеспечивает значительное уменьшение генерируемого на поверхности экрана 2 псевдозвукового давления, спектральные составляющие которого могут достигать (особенно в области частот до 200 Гц) уровня 110 дБ (здесь децибелы приняты относительно 2·10 Н/м). Одновременно упомянутая оболочка 3 служит для предохранения измерительного блока 5 от случайных механических повреждений. Крепят оболочку 3 к буртикам 9, составляющим одно целое с экраном 2. Электронный блок 8 /см. фиг. 1, 3, 4/ состоит из схемы включения полупроводниковых монокристаллических тензорезисторов 6-1 и 6-2 /TR1 и TR2/, собранной на элементах C1, C2, R1, R2, R3 и R4 и дифференциального усилителя, построенного на микросхеме А1 типа 140 УД17, входы которой подсоединены к выходам TR1 и TR2, a выход служит выходом устройства и может быть подсоединен через низкочастотный фильтр напрямую регистрацию сигналов в диапазоне звуковых частот, а также на детектор для детектирования раздельно модулированных и немодулированных сигналов в диапазоне ультразвуковых частот.The mesh flow protection shell 3 provides a significant reduction in the pseudo-sonic pressure generated on the surface of the screen 2, the spectral components of which can reach (especially in the frequency range up to 200 Hz) a level of 110 dB (here the decibels are taken relative to 2 · 10 N / m). At the same time, said shell 3 serves to protect the measuring unit 5 from accidental mechanical damage. The shell 3 is attached to the shoulders 9, which are integral with the screen 2. The electronic unit is 8 / cm. FIG. 1, 3, 4 / consists of a circuit for switching on semiconductor single-crystal strain gauges 6-1 and 6-2 / TR1 and TR2 /, assembled on the elements C1, C2, R1, R2, R3 and R4 and a differential amplifier built on the A1 type 140 chip UD17, the inputs of which are connected to the outputs TR1 and TR2, and the output serves as the output of the device and can be connected via a low-pass filter to directly register signals in the audio frequency range, as well as to a detector for detecting separately modulated and unmodulated signals in the ultrasonic frequency range.

Связь обнаружителя гидролокационных сигналов с блоком регистрации, индикации и управления осуществляется с помощью герметичной, водонепроницаемой приборной вилки 10, например, типа 2РМГД24Б10Ш5Е2, которая электрически связана с электронным блоком 8 и укреплена на корпусе камеры 4.The connection of the sonar detector with the registration, display and control unit is carried out using a sealed, waterproof instrument plug 10, for example, type 2RMGD24B10Sh5E2, which is electrically connected to the electronic unit 8 and mounted on the camera body 4.

Сборку обнаружителя гидролокационных сигналов осуществляют следующим образом /см. фиг. 1, 2/. Утолщения A и B полупроводниковых монокристаллических тензорезисторов 6-1 и 6-2 крепят с помощью водоустойчивого эпоксидного клея, например, типа ″Спрут″ взаимоперпендикулярно на кромке отверстия в экране 2 предварительно поместив между ними воспринимающий элемент 7. После этого средние - C части тензорезисторов 6-1 и 6-2 перемещают в противоположные стороны от плоскости воспринимающего элемента 7 перпендикулярно последнему и крепят с помощью водоустойчивого эпоксидного клея, например, типа ″Спрут″ на соответствующие контактные площадки 11, чем обеспечивают предварительное натяжение тензорезисторов 6-1 и 6-2 при котором рабочее перемещение отцентрированного с помощью тензорезисторов 6-1 и 6-2 в отверстии экрана 2 воспринимающего элемента 7 приводит при малых усилиях к большим изменениям сопротивлений тензорезисторов 6-1 и 6-2. Зоны омических контактов A и B защищены клеем, а электрические выводы тензорезисторов 6-1 и 6-2 покрывают, например, кремнийорганическим лаком. Полость 12, в которой расположен измерительный блок 5 с чувствительным 6 и воспринимающим 7 элементами заливают низкомодульным /например, марки КЛТ/ или полиуретановым составом, который одновременно служит для гидроизоляции элементов 6-1 и 6-2 измерительного блока 5 и для предотвращения локальных нарушений ламинарности потока жидкости, обтекающей экран 2. Электронный блок 8 устанавливают с помощью розетки 13 /например, типа МРН 14-1/ на однотипной с розеткой 13 вилке 14, укрепленной на кронштейне 15 в полости камеры 4, а свободную грань его фиксируют на кронштейне 16. Затем, соединив по электрическим цепям измерительный блок 5 с электронным блоком 8, а последний с вилкой 10, полость камеры 4 герметизируют с помощью крышки 17 и уплотнительной прокладки 18. Все места герметичных соединений и контактов дополнительно герметизируют герметиком, например, типа УТ-32 ТУ 38.1051386-80. Затем к специальным буртикам 9, составляющим единое целое с экраном 2 жестко крепят сетчатую потокозащитную оболочку 3.The assembly of the detector sonar signals is as follows / see FIG. 12/. The thickenings A and B of the semiconductor single crystal strain gauges 6-1 and 6-2 are fixed using a waterproof epoxy glue, for example, type "Octopus" mutually perpendicular to the edge of the hole in the screen 2 by pre-placing the sensing element 7 between them. After that, the middle ones are C parts of the strain gauges 6 -1 and 6-2 are moved in opposite directions from the plane of the receiving element 7 perpendicular to the latter and fixed with waterproof epoxy adhesive, for example, type "Octopus" to the corresponding contact pads 11 This ensures preliminary tension of the strain gauges 6-1 and 6-2 at which the working movement of the sensing element 7 centered with the help of the strain gauges 6-1 and 6-2 in the bore of the screen 2 leads to large changes in the resistances of the strain gauges 6-1 and 6- 2. The ohmic contact zones A and B are protected by glue, and the electrical terminals of the strain gauges 6-1 and 6-2 are coated, for example, with silicone varnish. The cavity 12, in which the measuring unit 5 with the sensitive 6 and the receiving 7 elements is located, is poured with a low-modulus (for example, KLT grade) or polyurethane composition, which simultaneously serves to waterproof the elements 6-1 and 6-2 of the measuring unit 5 and to prevent local violations of laminarity the fluid flow around the screen 2. The electronic unit 8 is installed using a socket 13 / for example, type MPH 14-1 / on a plug 14 of the same type with a socket 13, mounted on an arm 15 in the cavity of the chamber 4, and the free face is fixed on it the bracket 16. Then, by connecting the measuring unit 5 with the electronic unit 8, and the last one with the plug 10, the chamber cavity 4 is sealed with a cover 17 and a gasket 18. All places of tight joints and contacts are additionally sealed with a sealant, for example, UT type -32 TU 38.1051386-80. Then, to the special flanges 9, which are integral with the screen 2, the mesh flow protection shell 3 is rigidly fixed.

Параллельно со сборкой и соединением по электрическим цепям элементов и блоков обнаружителя гидролокационных сигналов осуществляют их настройку. Проверяют работоспособность элементов, блоков и устройства в целом.In parallel with the assembly and connection of electrical elements and blocks of the detector sonar signals carry out their adjustment. Check the performance of elements, blocks and the device as a whole.

Устройство работает следующим образом /см. фиг. 1, 2, 3/.The device operates as follows / cm. FIG. 1, 2, 3 /.

Действие акустического сигнала или группового перемещения частиц жидкости вызывают плоско-параллельное перемещение воспринимающего элемента 7, которое вызывает попеременное сжатие-растяжение тензорезисторов 6-1 и 6-2.The action of an acoustic signal or a group movement of liquid particles causes a plane-parallel movement of the sensing element 7, which causes alternating compression-tension of the strain gauges 6-1 and 6-2.

Это приводит к изменению внутреннего сопротивления последних и в конечном счете к изменению электрического сигнала на их выводах A и B. Конструкция чувствительного элемента 6 приводит к тому, что при рабочем перемещении воспринимающего элемента 7 сопротивления тензорезисторов 6-1 и 6-2 имеют равные по величине, но противоположные по знаку приращения. Это приводит к удвоению сигнала измерительного блока 5 и к термокомпенсации в нем. Наличие предварительного прогиба тензорезисторов 6-1 и 6-2 позволило использовать эффект ″разложение силы на канате″, что привело к дополнительному повышению коэффициента умножения усилия, развиваемого воспринимающим элементом 7, который определяется соотношением площадей воспринимающего элемента 7 и поперечного сечения тензорезисторов 6-1 и 6-2. При реальном соотношении этих площадей величина упомянутого коэффициента может достигать значений 10⁸÷10¹⁰. Дополнительно он может быть увеличен за счет различных трансформаторов силы или перемещения /например, рычажных или разложения силы на канате/. В этом случае возможно увеличение усилия на один-два порядка. Это позволило повысить чувствительность устройства и довести ее до 10÷15 мВ/Па. Выполнение тензорезисторов 6-1 и 6-2 с утолщениями A и B на концах привело к снижению сопротивления растекания в областях омических контактов и выносит последние из области с относительно высокой плотностью поля; что в свою очередь снижает шумы контактов, а утолщения C повышают качество механического соединения тензорезисторов 6-1 и 6-2 с воспринимающим элементом 7. Выходное напряжение измерительного блока 5 подают на дифференциальный усилитель, выполненный на операционном усилителе А1. Напряжение с выхода А1 подают для дальнейшего использования, например, на блок регистрации, индикации и управления. Границы частотного диапазона заявляемого обнаружителя гидролокационных сигналов ограничении снизу практически не имеют при работе в режиме ″датчика давления″. При работе в режиме ″приемника градиента давления″ нижняя граница частоты обуславливается условиями акустического короткого замыкания, которые определяются геометрическими размерами экрана 2:This leads to a change in the internal resistance of the latter and ultimately to a change in the electrical signal at their terminals A and B. The design of the sensitive element 6 leads to the fact that with the working movement of the sensing element 7, the resistance of the strain gauges 6-1 and 6-2 are of equal magnitude but opposite in sign of increment. This leads to a doubling of the signal of the measuring unit 5 and to thermal compensation in it. The presence of preliminary deflection of the strain gauges 6-1 and 6-2 allowed us to use the effect of "expansion of the force on the rope", which led to an additional increase in the coefficient of multiplication of the force developed by the sensing element 7, which is determined by the ratio of the areas of the sensing element 7 and the cross section of the strain gauges 6-1 6-2. With a real ratio of these areas, the value of the mentioned coefficient can reach 10 ⁸ ÷ 10 ¹⁰ . Additionally, it can be increased by various transformers of force or displacement / for example, lever or decomposition of the force on the rope /. In this case, an increase of one to two orders of magnitude is possible. This allowed to increase the sensitivity of the device and bring it up to 10 ÷ 15 mV / Pa. The implementation of strain gauges 6-1 and 6-2 with thickenings A and B at the ends led to a decrease in the spreading resistance in the areas of ohmic contacts and removes the latter from the area with a relatively high field density; which in turn reduces contact noise, and thickenings C increase the quality of the mechanical connection of the strain gauges 6-1 and 6-2 with the sensing element 7. The output voltage of the measuring unit 5 is fed to a differential amplifier made on an operational amplifier A1. The voltage from output A1 is supplied for further use, for example, to the registration, display and control unit. The boundaries of the frequency range of the inventive detector sonar signals are not limited below from the bottom when operating in the ″ pressure sensor ″ mode. When operating in the ″ pressure gradient receiver ″ mode, the lower frequency limit is determined by the acoustic short circuit conditions, which are determined by the geometric dimensions of screen 2:

$f_{н .} = V_{з ж} / 2 L$

,

f_{n .} = V_{s well} / 2 L

,

где V_зж - скорость звука в жидкой среде;where V _zzh - the speed of sound in a liquid medium;

L - сторона квадратного экрана 2.L is the side of the square screen 2.

Верхняя граничная частота определяется частотой основного механического резонанса тензорезисторов 6-1 и 6-2 /при эффективном демпфировании жидкостью основным резонансом всей подвижной системы измерительного блока 5 можно пренебречь/:The upper cutoff frequency is determined by the frequency of the main mechanical resonance of the strain gauges 6-1 and 6-2 / with effective damping by the liquid, the main resonance of the entire mobile system of the measuring unit 5 can be neglected /:

$f_{в} = V_{з т} / 2 l$

f_{at} = V_{s t} / 2 l

где V_з.т. - скорость звука в материале тензорезистора:where V _z.t. - the speed of sound in the material of the strain gauge:

l - его длина.l is its length.

При V_з.ж.=1,5 км/с и V_з.т.=7 км/с и геометрических размерах L=0,1 м, l=5·10^-3 м; f_в=1,4·10⁶ Гц, а f_н при работе в режиме ″приемника градиента давления″ равна 1,5·10⁴ Гц.When V _z.zh. = 1.5 km / s and V _z.t. = 7 km / s and geometric dimensions L = 0.1 m, l = 5 · 10 ^-3 m; f _in = 1.4 · 10 ⁶ Hz, and f _n when operating in the ″ pressure gradient receiver ″ mode is 1.5 · 10 ⁴ Hz.

Предлагаемый обнаружитель гидролокационных сигналов обладает следующими основными параметрами:The proposed detector sonar signals has the following main parameters:

масса, не более, гmass, not more than, g 100one hundred напряжение питания, Вsupply voltage, V 1212 чувствительность, не ниже, мВ/Паsensitivity, not lower than mV / Pa 10÷1510 ÷ 15 энергопотребление, не более, Втpower consumption, no more, W 0,30.3 диапазон рабочих частот, Гцrange of working frequencies, Hz - в режиме ″приемника- in ″ receiver mode градиента давления″pressure gradient ″ 1,5·10⁴-1,4·10⁶ 1.5 · 10 ⁴ -1.4 · 10 ⁶ - в режиме ″датчик давления″- in ″ pressure sensor ″ mode не вышеnot higher 1,4·10⁶ 1.410 ⁶ долговечность, ориентировочно, чdurability, approximately, h 40004000

Таким образом, предлагаемый обнаружитель гидролокационных сигналов отличается от всех существующих устройств обнаружения гидролокационных сигналов, повышенными чувствительностью и точностью измерений, предназначен для использования в системах подводной гидролокации для обнаружения различных источников излучения в широком диапазоне длин волн и может использоваться как в одноканальных, так и в многоканальных системах.Thus, the proposed detector of sonar signals differs from all existing devices for detecting sonar signals by the increased sensitivity and accuracy of measurements, is intended for use in underwater sonar systems to detect various radiation sources in a wide range of wavelengths, and can be used both in single-channel and in multi-channel systems.

Заявляемый обнаружитель гидролокационных сигналов технологичен в изготовлении, в нем использованы элементы и узлы, серийно выпускаемые промышленностью. Изготовление составных элементов, например, измерительного блока, корпуса с сетчаткой потокозащитной оболочкой, платы электронного блока не представляет технических трудностей. The inventive detector sonar signals technological in manufacturing, it uses elements and assemblies commercially available from industry. The manufacture of constituent elements, for example, a measuring unit, a housing with a retina with a flow-protective shell, an electronic unit board does not present technical difficulties.

Источники информацииInformation sources

1. Боббер Р.Дж. Гидроакустические измерения. М., 1974 г.1. Bobber R.J. Hydroacoustic measurements. M., 1974

2. ЦНИИ «Румб» Сб. рефератов изобретений по тематике отрасли, сер. III, «Гидроакустические приборы и устройства, их установка и эксплуатация», вып. 3, 1982 г. 2. Central Research Institute “Rumb” Sat. abstracts of inventions on the subject of the industry, ser. III, “Hydroacoustic instruments and devices, their installation and operation”, vol. 3, 1982

Claims

An acoustic transducer comprising a housing with a sealed electronic unit housed in it and mechanically interconnected by sensing and sensing elements, the sensing element being made in the form of a disk, and the sensing element being rigidly fixed in the housing, characterized in that, in order to increase sensitivity and improve accuracy conversion of acoustic signals, the sensitive element is made in the form of two symmetric dual single-crystal strain gauges, while the strain gauges are are mounted mutually perpendicularly from opposite sides of the plane of the receiving element parallel to the latter with pre-tensioning.