RU2696060C1

RU2696060C1 - Deep water hydrophone

Info

Publication number: RU2696060C1
Application number: RU2018146734A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Леонидович Зайцев; Егор Владимирович Егоров; Светлана Юрьевна Авдюхина; Вадим Михайлович Агафонов
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-07-30

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment, in particular to direct measurement of parameters of compression and rarefaction waves propagating in liquid and gaseous medium, which can be characterized by high static pressure in medium with respect to normal conditions. Invention can be used in such fields as shelf seismic prospecting of minerals, construction of underwater communications and laying of pipelines, can be used for research, field and navigation needs in conditions of deep sea. Disclosed is a hydrophone designed to measure variations of pressure in an acoustic wave against a background of external static pressure, consisting of a housing and a converter, which is a chamber filled with electrolyte and divided into two parts by an electrode cell. Chamber shell comprises two membranes located on different sides of the converting element. Said transducer is arranged so that one of said membranes is in contact with the medium in which acoustic waves propagate, and the other membrane is in contact with easily compressible fluid that fills the hydrophone housing.

EFFECT: technical result is high sensitivity of device, low level of intrinsic noise, especially in low-frequency region.

4 cl, 8 dwg

Description

Устройства на принципах молекулярно-электронного переноса широко применяются в качестве чувствительных элементов для измерения механических параметров, линейных и угловых перемещений. Известны устройства на основе молекулярно-электронной ячейки определяющие относительные углы наклонов, линейные и угловые скорости движения различных объектов [1, 2], линейные и угловые ускорения поверхностей [3]. В то же время возможности применения технологии молекулярно-электронного переноса были продемонстрированы в работе [4] для регистрации акустических полей в жидких и газообразных средах, иными словами, в качестве датчика регистрации вариаций давления - гидрофонов.Devices based on the principles of molecular electron transfer are widely used as sensitive elements for measuring mechanical parameters, linear and angular displacements. Known devices based on a molecular-electronic cell that determine the relative angles of inclination, linear and angular velocities of various objects [1, 2], linear and angular accelerations of surfaces [3]. At the same time, the possibilities of using molecular-electron transfer technology were demonstrated in [4] for recording acoustic fields in liquid and gaseous media, in other words, as a sensor for recording pressure variations — hydrophones.

Истоки технологии молекулярно-электронного переноса восходят к работам [5], получившей дальнейшее развитие в работах [6, 7] и ряда современных авторов [8, 9]. Основные преимущества технологии заключаются в высоком коэффициенте преобразования внешнего возмущающего сигнала в электрический ток, низком энергопотреблении, низких собственных шумах первичных преобразователей сигнала.The origins of molecular-electron transfer technology date back to [5], which was further developed in [6, 7] and a number of modern authors [8, 9]. The main advantages of the technology are the high conversion coefficient of the external disturbing signal into electric current, low power consumption, and low intrinsic noise of the primary signal converters.

Суть технологии заключается в использовании объема проводящей жидкости (электролита) в качестве инерциальной массы измерителя и одновременно преобразующей среды потока жидкости через электроды в ток во внешней электрической цепи. В электролит погружена специальная электродная ячейка (молекулярно-электронная ячейка) [10, 11], конструкция которой определяет во многом технические параметры первичного преобразователя, на электроды которой подается либо разность потенциалов, либо пропускается электрический ток, в зависимости от задач, реализуемых посредством электродов. Состав электролита, его количество и особенности механической системы, частью которой он является, также определяют технические параметры измерительного устройства и тип измеряемого сигнала. Несмотря на традиционные области применения использование жидкости в качестве преобразующей среды позволяет освоить еще одно направление - измерение вариаций давления. Поскольку электролит - слабо сжимаемая жидкость, можно построить механическую систему, которая будет обеспечивать протекание объема электролита через преобразующий узел из электродов и формирование сигнального тока, пропорционально приходящим извне вариациям давления. В работе [12] были продемонстрированы результаты разработки мелководного гидрофона с воздушной камерой до глубин порядка 30 метров (3 атм) и показано, что молекулярно-электронный гидрофон будет обладать очень высокой чувствительностью и низким уровнем собственных шумов, традиционным преимуществам молекулярно-электронной технологии, однако изменения общей жесткости системы, которое происходит с глубиной погружения меняет чувствительность устройства, и даже введение силовой электромагнитной обратной связи может скомпенсировать эти изменения чувствительности лишь в ограниченном диапазоне флуктуаций статического давления (+/- 1 атм). В тоже время, многие области применений требуют значительно больших глубин погружения. К примеру, в сейсморазведке нашли применение донные косы и донные автономные станции. Чаще всего они используются на шельфе, где максимальная глубина погружения составляет 500+ метров. Есть потребность и в гидрофонах, работающих на больших глубинах. В то же время, возрастающее статическое давление существенно усложняет предлагаемую в [12] конструкцию устройства, требуя прочного корпуса, компенсации давления со стороны чувствительного элемента и т.д. А также определенную техническую сложность составляет поддержание неизменного значения константы электромагнитного взаимодействия катушки с током и магнита, являющихся основой электромагнитной силовой обратной связи в предлагаемой конструкции, поскольку само устройство такой ОС предполагает одну из составных частей (катушка или магнит) привязанных к «движению» электролита, что при возрастающем статическом давлении приводит к значительным смещениям от установочных значений константы взаимодействия.The essence of the technology is to use the volume of the conducting fluid (electrolyte) as the inertial mass of the meter and at the same time converting the fluid flow medium through the electrodes into a current in an external electrical circuit. A special electrode cell (molecular-electronic cell) is immersed in the electrolyte [10, 11], the design of which largely determines the technical parameters of the primary transducer, to the electrodes of which either a potential difference is supplied or an electric current is passed, depending on the tasks realized by the electrodes. The composition of the electrolyte, its quantity and the features of the mechanical system of which it is a part, also determine the technical parameters of the measuring device and the type of measured signal. Despite the traditional fields of application, the use of liquid as a transforming medium allows us to master another direction - the measurement of pressure variations. Since the electrolyte is a weakly compressible liquid, it is possible to build a mechanical system that will ensure the flow of electrolyte volume through the converting node from the electrodes and the formation of a signal current proportional to pressure variations coming from outside. In [12], the results of the development of a shallow hydrophone with an air chamber to depths of the order of 30 meters (3 atm) were demonstrated and it was shown that the molecular-electronic hydrophone will have very high sensitivity and low intrinsic noise, the traditional advantages of molecular-electronic technology, however changes in the overall rigidity of the system that occurs with the depth of immersion changes the sensitivity of the device, and even the introduction of power electromagnetic feedback can compensate for these changes. neniya sensitivity only in a limited static pressure fluctuation range (+/- 1 atm). At the same time, many applications require significantly greater immersion depths. For example, in seismic exploration, bottom braids and bottom autonomous stations are used. Most often they are used on the shelf, where the maximum depth of immersion is 500+ meters. There is a need for hydrophones operating at great depths. At the same time, increasing static pressure significantly complicates the device design proposed in [12], requiring a robust housing, pressure compensation from the sensor element, etc. And also a certain technical difficulty is maintaining a constant value of the constant of electromagnetic interaction between the coil and the current and the magnet, which are the basis of the electromagnetic force feedback in the proposed design, since the device of such an OS involves one of the components (coil or magnet) attached to the "movement" of the electrolyte, which with increasing static pressure leads to significant displacements from the set values of the interaction constant.

Таким образом, основными недостатками известного технического решения являются в глобальном смысле нелинейность масштабного коэффициента преобразования в зависимости от глубины погружения, принципиальная невозможность предлагаемого технического решения измерять вариации волнового поля при значительных (более 10 атм.) статических давлениях, изменение коэффициента электромагнитного взаимодействия системы электромагнитной ОС с глубиной погружения, а также необходимость прочных конструкций корпуса и высокая степень герметичности соединений деталей корпуса и разъемов.Thus, the main disadvantages of the known technical solution are, in a global sense, the nonlinearity of the scale conversion coefficient depending on the immersion depth, the fundamental impossibility of the proposed technical solution to measure wave field variations at significant (more than 10 atm.) Static pressures, and the change in the coefficient of electromagnetic interaction of the electromagnetic OS system with the depth of immersion, as well as the need for strong housing designs and a high degree of tightness with the unity of the body parts and connectors.

Наиболее близкими аналогами предлагаемого изобретения являются технические решения, изложенные в работах [13, 14] и [12], в которых приведены основные принципы применения молекулярно-электронной технологии для измерения вариаций давления, а также технические решения по организации силовой ОС для стабилизации параметров преобразователей.The closest analogues of the present invention are the technical solutions described in [13, 14] and [12], which describe the basic principles of molecular-electronic technology for measuring pressure variations, as well as technical solutions for organizing a power OS to stabilize the parameters of the transducers.

В качестве прототипа к заявляемому техническому решению по совокупности признаков возьмем малогабаритный молекулярно-электронный акселерометр с электромагнитной отрицательной обратной связью, подробно описанный в [13]. Применим к прототипу устройства принципы сформулированные в [12] для возможности регистраций первичным преобразователем малых вариаций давления.As a prototype of the claimed technical solution for the totality of signs, we take a small-sized molecular-electronic accelerometer with electromagnetic negative feedback, described in detail in [13]. We apply to the device prototype the principles formulated in [12] for the possibility of registration of small pressure variations by the primary transducer.

Задачей изобретения при этом является модернизация конструкций известных устройств, обеспечивающая реализацию принципа работы прямого измерения малых вариаций давления в среде с повышенным вплоть до 70 атм. относительно атмосферного статическим давлением.The objective of the invention is to modernize the designs of known devices, ensuring the implementation of the principle of direct measurement of small variations in pressure in an environment with increased up to 70 atm. relatively atmospheric static pressure.

Поставленная задача реализуется следующим образом. Молекулярно-электронный преобразователь, содержащий электродную ячейку из четырех платиновых электродов, две мембраны, ограничивающие канал с электролитом, помещается в жесткий герметичный корпус, таким образом что одна из мембран преобразователя выводится наружу и имеет непосредственный контакт с окружающей средой. Внутри корпуса размещаются электронные цепи преобразования сигнала, схемы питания, внутренние пины выводных разъемов и любые другие элементы для функционирования системы, при этом вторая мембрана преобразователя располагается внутри корпуса и обращена во внутренний объем. К внутренней мембране приклеен магнит, обеспечивающий контакт с движущимся под действием вариаций давления электролитом в преобразователе. Внутри корпуса жестко прикреплена катушка, так что магнит, может беспрепятственно перемещаться внутри катушки. Весь объем корпуса технического решения заполняется непроводящей легкосжимаемой жидкостью на основе кремнийорганических соединений, например полиметилсилоксановой или полидиметилсилоксановой жидкостью без воздушных пузырей, см. Фиг. 1.The task is implemented as follows. A molecular electronic transducer containing an electrode cell of four platinum electrodes, two membranes that limit the channel with the electrolyte, are placed in a rigid, sealed housing, so that one of the transducer membranes is brought out and has direct contact with the environment. Inside the housing there are electronic signal conversion circuits, power circuits, internal pins of the output connectors and any other elements for the functioning of the system, while the second converter membrane is located inside the housing and faces the internal volume. A magnet is glued to the inner membrane, which provides contact with the electrolyte moving under the influence of pressure variations in the transducer. A coil is rigidly fixed inside the housing, so that the magnet can move freely inside the coil. The entire volume of the technical solution housing is filled with a non-conductive easily compressible liquid based on organosilicon compounds, for example, polymethylsiloxane or polydimethylsiloxane liquid without air bubbles, see FIG. one.

Сжимаемость жидкости большая, чем у воды обеспечивает функционирование технического решения в виде измерителя вариаций давления, а объемом корпуса и соответственно количеством сжимаемой жидкости в нем можно регулировать общую жесткость системы пропорциональную P/V, где Р - статическое давление, V - объем сжимаемой жидкости.The compressibility of the liquid is greater than that of water, which ensures the functioning of the technical solution in the form of a meter of pressure variations, and the volume of the body and, accordingly, the amount of compressible fluid in it can be used to adjust the total rigidity of the system proportional to P / V, where P is the static pressure and V is the volume of compressible fluid.

Сжимаемость жидкостей характеризуется коэффициентом сжимаемости

или обратной ей величиной

- изотермическим модулем упругости. Из распространенных в технике жидкостей наибольшей сжимаемостью характеризуются именно силиконовые жидкости. Для них характерное значение Е=10⁹ Па. Это значит, что для объема V=800 см³ нижняя граничная частота механической системы составит порядка 1 Гц. Принципиальное отличие в поведении жесткости упругого элемента механической системы при использовании воздушной камеры как в [12] от объема корпуса, заполненного силиконом, иллюстрирует Фиг. 2, показывающий как изменяется объемная жесткость системы при погружении гидрофона. При расчете использованы следующие численные значения: V₀=1 см³ - объем воздушного пузыря при атмосферном давлении, V=10 см³ - объем сжимаемой жидкости.Compressibility of liquids is characterized by compressibility

or its inverse

- isothermal modulus of elasticity. Of the fluids common in engineering, silicone fluids are the most compressible. For them, a characteristic value of E = 10 ⁹ Pa. This means that for the volume V = 800 cm ^{3, the} lower boundary frequency of the mechanical system will be about 1 Hz. The fundamental difference in the behavior of the stiffness of the elastic element of a mechanical system when using an air chamber as in [12] from the volume of the body filled with silicone is illustrated in FIG. 2, showing how the volumetric rigidity of the system changes when the hydrophone is immersed. In the calculation, the following numerical values were used: V ₀ = 1 cm ³ —volume of the air bubble at atmospheric pressure, V = 10 cm ³ —volume of the compressible fluid.

Из представленного графика видно, что на малых глубинах воздушный объем имеет меньшую жесткость, которая, однако, заметно возрастает с глубиной, в отличие от жесткости объема, заполненного кремнийорганической жидкостью. Таким образом, для глубоководного гидрофона использование кремнийорганической жидкости существенно оправдано. Это тем более важно потому, что общая деформации мембран преобразователя при погружении гидрофона будет малозначительной, что означает существенно меньшую зависимость чувствительности гидрофона от глубины погружения.It can be seen from the graph that at small depths the air volume has less rigidity, which, however, increases markedly with depth, in contrast to the rigidity of the volume filled with organosilicon liquid. Thus, for a deep-sea hydrophone, the use of an organosilicon liquid is substantially justified. This is all the more important because the total deformation of the transducer membranes during immersion of the hydrophone will be insignificant, which means a significantly lower dependence of the sensitivity of the hydrophone on the immersion depth.

Заявленное техническое решение позволяет проводить прямое измерение малых вариаций давления, появляющихся в результате распространения волн сжатия разряжения в жидких и газообразных средах на фоне существенных статических давлений вплоть до 70 атм. (700 метров) Малая сжимаемость относительно воздуха и хорошая гидрофобность кремнийорганических непроводящих жидкостей позволяет использовать простой жесткий корпус, поскольку статическое давление внутри и снаружи корпуса будет скомпенсировано, а отталкивающий эффект не позволит наружной воде проникать через различные сочленения корпуса. Кроме того, применение жидкости вместо воздушного пузыря позволит избежать эффекта изменения константы электромагнитного взаимодействия магнита и катушки с током в системе обратной связи и повысит устойчивость системы.The claimed technical solution allows direct measurement of small pressure variations resulting from the propagation of pressure compression waves in liquid and gaseous media against significant static pressures up to 70 atm. (700 meters) The low compressibility with respect to air and the good hydrophobicity of organosilicon non-conductive liquids allows the use of a simple rigid housing, since the static pressure inside and outside the housing will be compensated, and the repulsive effect will not allow external water to penetrate through various joints of the housing. In addition, the use of a liquid instead of an air bubble will avoid the effect of changing the constant of the electromagnetic interaction of the magnet and the coil with the current in the feedback system and increase the stability of the system.

Краткое описание графических материалов, поясняющих сущность изобретения.A brief description of the graphic materials explaining the invention.

Фиг. 1 - Конструкция глубоководного молекулярно-электронного гидрофона. 1 - жесткий корпус; 2 -мембрана чувствительного элемента, имеющая непосредственный контакт со средой; 3 - катушка; 4 - магнит, приклеенный ко второй мембране преобразователя; 5 - электронная плата; 6 - герморазъем, 7 - кремнийорганическая непроводящая, легкосжимаемая жидкость.FIG. 1 - Design of a deep-sea molecular-electronic hydrophone. 1 - hard case; 2 - membrane of the sensitive element in direct contact with the medium; 3 - coil; 4 - a magnet glued to the second transducer membrane; 5 - electronic board; 6 - pressure seal, 7 - organosilicon non-conductive, easily compressible liquid.

Фиг. 2 - Изменение объемной жесткости

с глубиной для воздушного объема и сжимаемой жидкости. Синяя кривая - объемная жесткость воздушного пузыря, Зеленая кривая - объемная жесткость объема кремнийорганической жидкостиFIG. 2 - Change in volumetric stiffness

with depth for air volume and compressible fluid. The blue curve is the volumetric stiffness of the air bubble, the green curve is the volumetric stiffness of the volume of an organosilicon liquid

Фиг. 3 - Пример практической реализации изобретенияFIG. 3 - An example of the practical implementation of the invention

Фиг. 4 - Натурные эксперименты с примером практической реализации изобретенияFIG. 4 - full-scale experiments with an example of practical implementation of the invention

Фиг. 5 - Семейство амплитудно-частотных характеристик прототипа изобретения с воздушной камерой от глубины погружения, по оси ординат - относительные единицы, по оси абсцисс - частота.FIG. 5 - A family of amplitude-frequency characteristics of the prototype of the invention with an air chamber from the depth of immersion, the ordinate axis - relative units, the abscissa axis - frequency.

Фиг. 6 - Семейство амплитудно-частотных характеристик технической реализации изобретения от глубины погружения, по оси ординат - относительные единицы, по оси абсцисс - частота.FIG. 6 - A family of amplitude-frequency characteristics of the technical implementation of the invention from the depth of immersion, the ordinate axis - relative units, the abscissa axis - frequency.

Фиг. 7 - Семейство амплитудно-частотных характеристик прототипа изобретения с воздушной камерой от глубины погружения в единицах k⋅в, в натурном эксперименте. По оси ординат - относительные единицы, по оси абсцисс - частота.FIG. 7 - A family of amplitude-frequency characteristics of the prototype of the invention with an air chamber from the immersion depth in units of k⋅v, in a full-scale experiment. The ordinates are relative units, the abscissa is frequency.

Фиг. 8 - Семейство амплитудно-частотных характеристик технической реализации изобретения от глубины погружения в единицах k⋅в, в натурном эксперименте. По оси ординат - относительные единицы, по оси абсцисс - частота.FIG. 8 - A family of amplitude-frequency characteristics of the technical implementation of the invention from the immersion depth in units of k⋅v in a full-scale experiment. The ordinates are relative units, the abscissa is frequency.

Пример реализации технического решения представлен на Фиг. 3. и собран в соответствии с описанием изобретения.An example implementation of a technical solution is presented in FIG. 3. and assembled in accordance with the description of the invention.

В жесткий металлический корпус вмонтирован молекулярно-электронный преобразователь, одна из мембран которого выходит наружу корпуса и имеет непосредственный контакт со средой, внутри корпуса располагаются электрические схемы и цепи питания молекулярно-электронного преобразователя, объем корпуса заполняется полиметилсилоксановой жидкостью с наименьшей вязкостью (ПМС-5), без воздушных пузырей в объеме. Вторая мембрана также расположена внутри корпуса, обращена во внутренний объем, при этом к ней приклеен магнит, обеспечивающий контакт с движущимся под действием вариаций давления электролитом в преобразователе. Внутри корпуса жестко прикреплена катушка таким образом, что магнит может беспрепятственно перемещаться внутри катушки. С обратной стороны выводится разъем питания и сигнальные выводы гидрофона. Пример реализации был испытан на гидробаростенде в лабораторных условиях, а также подвергался измерению амплитудно-частотных характеристик методом самокалибровки в естественных условиях моря Фиг. 4. В лаборатории были измерены АЧХ примера реализации в абсолютных единицах по отношению к референсному гидрофону гидробаростенда ВС-311 ZetLab, измерению подвергались некоректированные фильтрами данные чувствительностей гидрофона. Для сравнения аналогичный преобразователь был испытан в стандартной схеме гидрофона согласно прототипу из [12] с воздушной камерой над второй мембраной преобразователя. Чувствительность референсного гидрофона составляла 0.039 мВ/Па, графики приведены в относительных к чувствительности референса единицах. На Фиг. 5 и 6 представлены семейства амплитудно-частотных характеристик от глубины погружения для нескорректированного фильтрами молекулярно-электронноного гидрофона с воздушным пузырем, как в [12], и практической реализации молекулярно-электронного глубоководного гидрофона соответственно. С увеличением статического давления чувствительность прототипа снижается, демонстрируя явную зависимость частотного отклика от величины статического давления. Из сравнения Фиг. 5 и Фиг. 6 видно существенное снижение зависимости чувствительности практической реализации изобретения по сравнению с чувствительностью прототипа изобретения к глубине погружения. В то же время увеличение общей жесткости системы за счет использования сжимаемой жидкости вместо воздушного пузыря снижает чувствительность практической реализации изобретения примерно на порядок, оставляя ее, тем не менее, на существенно высоком уровне, сравнимом с чувствительностью референсного пьезоэлектрического гидрофона.A molecular-electronic converter is mounted in a rigid metal case, one of the membranes which goes outside the case and has direct contact with the medium, inside the case are electrical circuits and power circuits of the molecular-electronic converter, the body volume is filled with the least viscosity polymethylsiloxane liquid (ПМС-5) , without air bubbles in volume. The second membrane is also located inside the housing, facing the internal volume, while a magnet is glued to it, which provides contact with the electrolyte moving under the influence of pressure variations in the transducer. The coil is rigidly fixed inside the housing so that the magnet can move freely inside the coil. The power connector and the signal terminals of the hydrophone are output from the back. An example of implementation was tested on a hydrobarot bench in laboratory conditions, and was also subjected to the measurement of amplitude-frequency characteristics by the method of self-calibration in natural conditions of the sea. FIG. 4. In the laboratory, the frequency response of an example of implementation was measured in absolute units with respect to the reference hydrophone of the BC-311 ZetLab hydrobarostand; measurements of the hydrophone sensitivity data were uncorrected by filters. For comparison, a similar transducer was tested in a standard hydrophone circuit according to the prototype from [12] with an air chamber above the second transducer membrane. The sensitivity of the reference hydrophone was 0.039 mV / Pa, the graphs are given in units relative to the sensitivity of the reference. In FIG. Figures 5 and 6 show families of amplitude-frequency characteristics as a function of immersion depth for an unadjusted molecular-electron hydrophone with an air bubble, as in [12], and a practical implementation of a molecular-electron deep-sea hydrophone, respectively. With increasing static pressure, the sensitivity of the prototype decreases, demonstrating a clear dependence of the frequency response on the value of static pressure. From a comparison of FIG. 5 and FIG. Figure 6 shows a significant decrease in the dependence of the sensitivity of the practical implementation of the invention in comparison with the sensitivity of the prototype of the invention to the depth of immersion. At the same time, an increase in the overall rigidity of the system due to the use of a compressible fluid instead of an air bubble reduces the sensitivity of the practical implementation of the invention by approximately an order of magnitude, leaving it nevertheless at a substantially high level comparable to the sensitivity of the reference piezoelectric hydrophone.

Дальнейшее испытание практической реализации и прототипа было выполнено в натурных условиях моря. Для этого на экспериментальных образцах прототипа и примера технической реализации изобретения замыкалась отрицательная обратная связь и включались цепи усиления и фильтрации в полосе 1-500 Гц. Гидрофоны погружались на различные глубины, на каждой из которых снимались амплитудно-частотная характеристика методом самокалибровки, подробно описанном в [12], в единицах k⋅β (где k - коэффициент преобразования датчика и электроники прямой цепи перепада давления в напряжение, β - коэффициент преобразования обратной связи, включая электромагнитное взаимодействие магнита с катушкой и электрическую схему, формирующую сигнал обратной связи). На Фиг. 7 и Фиг. 8 представлено семейство амплитудно-частотных характеристик коэффициента преобразования от внешнего статического давления (глубины погружения) в идентичных единицах k⋅β для прототипа гидрофона и практической реализации изобретения соответственно. Из сравнения Фиг. 7 и Фиг. 8 видно существенно улучшенная стабильность k⋅β с глубиной погружения у примера реализации изобретения.Further testing of the practical implementation and prototype was performed in the natural conditions of the sea. For this, on the experimental samples of the prototype and an example of the technical implementation of the invention, negative feedback was closed and amplification and filtering circuits were switched on in the band of 1-500 Hz. Hydrophones plunged to various depths, at each of which the amplitude-frequency characteristic was measured by the self-calibration method described in detail in [12], in units of k⋅β (where k is the coefficient of conversion of the sensor and the electronics of the direct circuit of the differential pressure to voltage, β is the conversion coefficient feedback, including the electromagnetic interaction of the magnet with the coil and the electrical circuit forming the feedback signal). In FIG. 7 and FIG. 8 shows a family of amplitude-frequency characteristics of the conversion coefficient from external static pressure (immersion depth) in identical units k⋅β for the prototype hydrophone and the practical implementation of the invention, respectively. From a comparison of FIG. 7 and FIG. Figure 8 shows the significantly improved stability of k⋅β with immersion depth in an example embodiment of the invention.

Анализ Фиг. 5 - Фиг. 8 подтверждает также ожидаемый эффект отсутствия изменения параметров константы электромагнитного взаимодействия (прямо пропорционального параметру β) для практической реализации изобретения по сравнению с прототипом.Analysis FIG. 5 - FIG. 8 also confirms the expected effect of the absence of changes in the parameters of the electromagnetic interaction constant (directly proportional to the parameter β) for the practical implementation of the invention in comparison with the prototype.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.INFORMATION SOURCES.

1. Патент РФ 1598221. RF patent 159822

2. Патент РФ 26508392. RF patent 2650839

3. Патент РФ 25780493. RF patent 2578049

4. D. Zaitsev, V. Agafonov, Е. Egorov and S. Avdyukhina Broadband MET Hydrophone. 80th EAGE Conference and Exhibition 2018. Session: Seismic Acquisition. 11 June 20184. D. Zaitsev, V. Agafonov, E. Egorov and S. Avdyukhina Broadband MET Hydrophone. 80th EAGE Conference and Exhibition 2018. Session: Seismic Acquisition. 11 June 2018

5. R.M. Hurd and R.N. Lane, "Principles of Very Low Power Electrochemical Control Devices", J. Electrochem. Soc. vol. 104, p. 727-730 (1957)5. R.M. Hurd and R.N. Lane, "Principles of Very Low Power Electrochemical Control Devices", J. Electrochem. Soc. vol. 104, p. 727-730 (1957)

6. Larkam C.W. // J. Acoust. Soc.Amer. 1965. V. 37. №4. P. 664.6. Larkam C.W. // J. Acoust. Soc. Amer. 1965. V. 37. No. 4. P. 664.

7. Введение в молекулярную электронику /Под ред. Н.С. Лидоренко М.: Энергоатомиздат, 1984.7. Introduction to molecular electronics / Ed. N.S. Lidorenko M .: Energoatomizdat, 1984.

8. Newman J., Thomas-Alyea K.Е. Electrochemical Systems. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 20048. Newman J., Thomas-Alyea K.E. Electrochemical Systems. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2004

9. Криштоп В.Г., Агафонов B.M., Бугаев A.C. //Элек-трохимия. 2012. Т. 48. №7. С. 8209. Krishtop V.G., Agafonov B.M., Bugaev A.C. //Electrochemistry. 2012.V. 48. No. 7. S. 820

10. Патент РФ 2394246 И. Патент РФ 244473810. RF patent 2394246 I. RF patent 2444738

12. Zaitsev, D.L., Avdyukhina, S.Y., Ryzhkov, M.A., Evseev, I., Egorov, E.V., and Agafonov, V.M.: Frequency response and self-noise of the MET hydrophone, J. Sens. Sens. Syst., 7, 443-452, https://doi.org/10.5194/jsss-7-443-2018, 201812. Zaitsev, D.L., Avdyukhina, S.Y., Ryzhkov, M.A., Evseev, I., Egorov, E.V., and Agafonov, V.M .: Frequency response and self-noise of the MET hydrophone, J. Sens. Sens. Syst., 7, 443-452, https://doi.org/10.5194/jsss-7-443-2018, 2018

13. B.M. Агафонов, И.В. Егоров, A.C. Шабалина «Принципы работы и технические характеристики малогабаритного молекулярно-электронного сейсмодатчика с отрицательной обратной связью» Сейсмические приборы. 2013. Т. 49, №1, с. 5-1813. B.M. Agafonov, I.V. Egorov, A.C. Shabalina "Principles of operation and technical characteristics of a small-sized molecular-electronic seismic sensor with negative feedback" Seismic instruments. 2013.V. 49, No. 1, p. 5-18

14. Ivan V. Egorov, Anna S. Shabalina, and Vadim M. Agafonov Design and Self-Noise of MET Closed-Loop Seismic Accelerometers IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 17, NO. 7, APRIL 1, 201714. Ivan V. Egorov, Anna S. Shabalina, and Vadim M. Agafonov Design and Self-Noise of MET Closed-Loop Seismic Accelerometers IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 17, NO. 7, APRIL 1, 2017

Claims

1. A hydrophone designed to measure pressure variations in an acoustic wave against external static pressure, consisting of a housing and a transducer, which is a chamber filled with an electrolyte and divided into two parts by an electrode cell, the shell of the chamber contains two membranes located on different sides of the transducer element, characterized in that the specified transducer is placed so that one of these membranes is in contact with the medium in which acoustic waves propagate, the other membrane is in contact with the easily compressible fluid filling the housing hydrophone.

2. The hydrophone according to claim 1, characterized in that organosilicon liquids such as polymethylsiloxane or polydimethylsiloxane of various viscosities are used as an easily compressible non-conductive liquid.

3. The hydrophone according to claim 1, characterized in that negative feedback is introduced to stabilize the parameters.

4. The hydrophone according to claim 1, characterized in that it is capable of measuring small pressure variations against a background of significant static pressures.