RU2090012C1

RU2090012C1 - Hydroacoustic vector receiver

Info

Publication number: RU2090012C1
Authority: RU
Inventors: Б.И. Гончаренко; В.А. Гордиенко; В.А. Рожков
Original assignee: Гончаренко Борис Иванович; Гордиенко Валерий Александрович; Рожков Валерий Александрович
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1997-09-10

Abstract

FIELD: hydroacoustic measurements. SUBSTANCE: vector receiver has spherical case with compartment made in the form of shells, rods, three pairs of relatively perpendicular piezoelectric units fixed on respective rods symmetrically relative to case center, and inertia mass of six identical parts. Each shell houses coaxially arranged and longitudinal centered piezoelectric units and part of inertia mass whose external surface is placed in a spaced relation to shell wall. EFFECT: improved design. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидроакустическим измерениям и может быть, в частности, использовано для измерения трех взаимно ортогональных составляющих колебательной скорости. The invention relates to sonar measurements and can, in particular, be used to measure three mutually orthogonal components of the vibrational velocity.

Известен гидроакустический векторный приемник по авт.св. СССР N 1089430, кл. H 04 R 1/44, 1983, содержащий сферу из пьезокерамического материала, имеющую три пары диаметрально противоположных электродов и закрепленную в шести местах на трех диаметрально пронизывающих ее струнах. Known sonar vector receiver for auth. USSR N 1089430, class H 04 R 1/44, 1983, containing a sphere made of piezoceramic material having three pairs of diametrically opposite electrodes and fixed in six places on three strings diametrically piercing it.

Наиболее близким аналогом к изобретению является векторный приемник, содержащий корпус сферической формы, три пары пьезоблоков, ориентированных взаимно перпендикулярно и закрепленных на соответствующих стержнях симметрично относительно центра корпуса, инерционную массу [1]
Целью изобретения является уменьшение искажений частотной характеристики и уменьшение разности фаз между каналами векторного приемника в рабочем диапазоне частот.The closest analogue to the invention is a vector receiver containing a spherical-shaped body, three pairs of piezo blocks oriented mutually perpendicularly and mounted on respective rods symmetrically with respect to the center of the body, inertial mass [1]
The aim of the invention is to reduce distortion of the frequency response and to reduce the phase difference between the channels of the vector receiver in the operating frequency range.

Поставленная цель достигается тем, что инерционная масса выполнена из шести идентичных частей, а корпус имеет полости в виде стаканов, причем в каждом из полостей корпуса размещены соосно закрепленные продольно сцентрированные пьезоблок и часть инерционной массы, внешняя поверхность которой расположена с зазором относительно стенки полости корпуса. Кроме того, каждый пьезоблок и часть инерционной массы закреплены на стержне фиксатором последовательно через разжимную шайбу и пружину. The goal is achieved in that the inertial mass is made of six identical parts, and the body has cavities in the form of glasses, and longitudinally centered piezo blocks and part of the inertial mass, the outer surface of which is located with a gap relative to the wall of the cavity of the body, are coaxially mounted in each cavity of the body. In addition, each piezoblock and part of the inertial mass are fixed to the rod by a latch in series through an expanding washer and spring.

На фиг.1 представлен чувствительный элемент одного из каналов векторного приемника; на фиг.2 пример выполнения разжимной шайбы и пружины; на фиг.3 - электрическая схема соединения пьезоэлементов. Figure 1 presents the sensing element of one of the channels of the vector receiver; figure 2 an example of the expansion of the washer and spring; figure 3 is an electrical diagram of the connection of piezoelectric elements.

Гидроакустический векторный приемник содержит стакан 1, внутри которого по его продольной оси закреплен стержень 2. На этом стержне соосно расположены пьезоблок 3 и инерционная масса 4, которые закреплены фиксатором 5 через пружину 6 и разжимную шайбу 7. The sonar vector receiver contains a cup 1, inside of which a rod 2 is fixed along its longitudinal axis. A piezo block 3 and an inertial mass 4 are coaxially located on it, which are fixed by a retainer 5 through a spring 6 and an expanding washer 7.

Закрепление инерционной массы осуществляется таким образом, чтобы она не контактировала со стаканом по продольным образующим. The inertial mass is fixed in such a way that it does not contact the glass along the longitudinal generators.

Пример выполнения разжимной шайбы 7 и пружины 6 приведен на фиг.2. В качестве фиксатора может быть использована специальная гайка, у которой нижняя часть внешней стороны по образующим срезана на конус. An example of the expansion of the washer 7 and the spring 6 is shown in figure 2. As a retainer, a special nut can be used, in which the lower part of the outer side along the generatrix is cut into a cone.

Работает гидроакустический векторный приемник следующим образом. The sonar vector receiver operates as follows.

Представленное устройство является приемником с колеблющимся корпусом. Модель такого приемника может быть представлена в виде жесткой сферы, удерживающейся в пространстве с помощью мягкой подвески с некоторой упругостью. Внутри сферы расположены датчики-регистраторы колебаний сферы с массой m. The presented device is a receiver with an oscillating body. The model of such a receiver can be represented in the form of a rigid sphere held in space by means of a soft suspension with some elasticity. Inside the sphere there are sensors-recorders of oscillations of a sphere with mass m.

Как правило, на практике собственные частоты подвески корпуса векторного приемника и собственная частота колебаний датчика существенно различаются и коэффициент связанности парциональных систем σ много меньше единицы. Это означает, что колебательные системы "приемник-подвеска" и "датчик" могут с большой точностью рассматриваться как независимые. Учитывая это, в предлагаемом гидроакустическом векторном приемнике рассматривается только колебательная система, связанная с датчиком-регистратором. As a rule, in practice, the natural frequencies of the suspension of the housing of the vector receiver and the natural frequency of oscillations of the sensor are significantly different and the coupling coefficient of the partial systems σ is much less than unity. This means that the oscillating systems "receiver-suspension" and "sensor" can be considered with great accuracy as independent. Given this, in the proposed sonar vector receiver only the oscillatory system associated with the sensor-recorder is considered.

Выходной сигнал векторного приемника формируется за счет колебаний корпуса приемника как единого целого на гибких связях под действием градиента давления в звуковом поле. Под действием возникающих сил инерции происходит деформация (или перемещение) чувствительного элемента датчика-регистратора. Датчик-регистратор должен обладать только одной степенью свободы колебаний. За счет этого выходной сигнал приемника приобретает полярные свойства и описывается функцией cosΦ при горизонтальной ориентации осей свободного перемещения преобразователей или cosν при вертикальной ориентации оси канала. The output signal of the vector receiver is formed due to oscillations of the receiver housing as a whole on flexible connections under the influence of a pressure gradient in the sound field. Under the action of arising inertia forces, deformation (or displacement) of the sensitive element of the sensor-recorder occurs. The sensor-recorder should have only one degree of freedom of oscillation. Due to this, the output signal of the receiver acquires polar properties and is described by the function cosΦ for horizontal orientation of the axes of free movement of the transducers or cosν for vertical orientation of the channel axis.

Как было отмечено выше, существенным в данном устройстве является придание датчику-регистратору одной степени свободы колебаний. В предложенном устройстве это достигается тем, что внешний диаметр гайки 5, которая служит фиксатором, выбирается меньше диаметра внутреннего отверстия пружины 6, но больше диаметра внутреннего осевого отверстия разжимной шайбы 7. Такое соотношение размеров отверстий и диаметра фиксатора приводит к тому, что при наворачивании фиксатора 5 на стержень 2 фиксатор упирается в пружину 6, сдавливает и, кроме того, распирает в поперечном направлении разжимную шайбу 7. При этом фиксировании инерционной массы 4 с пьезоблоком 3 в стакане получается механическая колебательная система с одной степенью свободы колебаний в продольном направлении и одним собственным резонансом. При этом собственная частота колебаний этой системы находится за пределами рабочего частотного диапазона гидроакустического векторного приемника. As noted above, the essential thing in this device is to give the sensor-recorder one degree of freedom of oscillation. In the proposed device, this is achieved by the fact that the outer diameter of the nut 5, which serves as a retainer, is selected less than the diameter of the inner hole of the spring 6, but larger than the diameter of the inner axial hole of the expanding washer 7. This ratio of hole sizes and the diameter of the retainer leads to the fact that when turning the lock 5 on the rod 2, the latch abuts against the spring 6, squeezes and, in addition, extends the expanding washer 7 in the transverse direction. anicheskaya oscillating system with one degree of freedom of oscillation in the longitudinal direction and one's own resonance. In this case, the natural frequency of oscillations of this system is outside the working frequency range of the sonar vector receiver.

Claims

1. Hydroacoustic vector receiver containing a spherical body, rods, three pairs of piezoblocks oriented mutually perpendicularly and mounted on the respective rods symmetrically with respect to the center of the body, inertial mass, characterized in that, in order to reduce distortion of the frequency response and reduce the phase difference between the channels vector receiver, the inertial mass is made of six identical parts, and the housing has cavities in the form of glasses, and in each of the cavities of the housing there are coax mounted on the aligned longitudinal piezoelectric unit and part of the inertial mass, the outer surface of which is situated with clearance relative to the body cavity wall.

2. The receiver according to claim 1, characterized in that each piezoblock and part of the inertial mass are fixed to the corresponding rod by a latch in series through an expanding washer and spring.