RU2708184C1 - Combined vector receiver - Google Patents

Combined vector receiver Download PDF

Info

Publication number
RU2708184C1
RU2708184C1 RU2019116406A RU2019116406A RU2708184C1 RU 2708184 C1 RU2708184 C1 RU 2708184C1 RU 2019116406 A RU2019116406 A RU 2019116406A RU 2019116406 A RU2019116406 A RU 2019116406A RU 2708184 C1 RU2708184 C1 RU 2708184C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
hydrophone
receiver
inertial mass
center
Prior art date
Application number
RU2019116406A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Ковалев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority to RU2019116406A priority Critical patent/RU2708184C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708184C1 publication Critical patent/RU2708184C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: hydro acoustics.
SUBSTANCE: invention relates to hydroacoustics, specifically to combined acoustic receivers. Spherical hollow body of receiver includes at least two holes located on one line on diametrically opposite sides of housing and closed by elastic impermeable membranes. Housing is filled with fluid with density lower than that of water. Rigidly fixed inertial mass with six sensitive piezoceramic elements of vector channels placed along the axes of the orthogonal coordinate system is installed in the center of the housing. Inertial mass is equipped with through holes and a central cavity, inside of which a hydrophone with electrodes for signals removal is rigidly connected in the geometrical center of the receiver, and the sensitive elements and the hydrophone are equipped with preliminary amplifiers.
EFFECT: invention can be used to carry out vector-scalar measurements of parameters of ocean hydroacoustic fields.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к комбинированным акустическим приемникам и может быть использовано для проведения векторно-скалярных измерений параметров гидроакустических полей океана.The invention relates to hydroacoustics, namely to combined acoustic receivers and can be used for vector-scalar measurements of parameters of hydroacoustic fields of the ocean.

Комбинированные гидроакустические приемники играют важную роль в исследовании гидроакустических полей океана в связи с тем, что обладают характеристикой направленности в рабочем диапазоне, что представляет ценность в ряде применений. Существуют различные типы векторных приемников, в частности, имеются так называемые приемники инерционного типа, действие которых основано на законе Рэлея, согласно которому тело, находящееся в жидкости при наличии акустического поля, под действием сил, возникающих на поверхности тела, соколеблется с частицами жидкости (Скребнев Г.К. Комбинированные гидроакустические приемники. Спб.: Элмор, 1997 г. 200 с). При этом, в случае если средняя плотность тела равна плотности жидкости, то амплитуда колебательной скорости тела совпадает с амплитудой колебательного движения частиц жидкости. Способность соколебаться с окружающей средой определяет наличие дипольной характеристики направленности у векторных приемников, что выгодно отличает их от гидрофонов - приемников скалярного давления, имеющих круговую характеристику направленности. При этом, имея сигналы, пропорциональные колебательной скорости и акустическому давлению, можно получить важную характеристику акустического поля - поток мощности, с помощью которого, находясь в изотропном поле шумов, можно существенно повысить возможности по обнаружению локальных шумящих источников (Векторно-фазовые методы в акустике / В.А. Гордиенко, В.И. Ильичев, Л.Н. Захаров. -М.: Наука, 1989. 223 с).Combined sonar receivers play an important role in the study of ocean sonar fields due to the fact that they have directivity characteristics in the operating range, which is valuable in a number of applications. There are various types of vector receivers, in particular, there are so-called inertial type receivers, the action of which is based on the Rayleigh law, according to which a body located in a liquid in the presence of an acoustic field, under the action of forces arising on the surface of the body, oscillates with particles of liquid (Skrebnev GK Combined sonar receivers. St. Petersburg: Elmore, 1997. 200 s). Moreover, if the average density of the body is equal to the density of the liquid, then the amplitude of the vibrational velocity of the body coincides with the amplitude of the vibrational motion of the fluid particles. The ability to hesitate with the environment determines the presence of a dipole directivity characteristic for vector receivers, which distinguishes them from hydrophones - scalar pressure receivers having a circular directivity characteristic. Moreover, having signals proportional to the vibrational velocity and acoustic pressure, it is possible to obtain an important characteristic of the acoustic field - the power flux, with which, being in an isotropic noise field, it is possible to significantly increase the capabilities for detecting local noisy sources (Vector-phase methods in acoustics / V.A. Gordienko, V.I. Ilyichev, L.N. Zakharov.-M .: Nauka, 1989.223 s).

Приемники инерционного типа представляют собой тела, как правило, сферической формы, помещенные в водную среду и удерживаемые в нужном месте с помощью растяжек. Находящиеся внутри корпуса преобразователи непосредственного контакта с акустическим полем не имеют и реагируют на перемещение приемника в пространстве как акселерометры. При этом акселерометры генерируют сигналы, пропорциональные проекциям вектора колебательного ускорения, при условии расположения осей чувствительности акселерометров вдоль осей ортогональной системы координат, а сигнал, пропорциональный проекциям вектора колебательной скорости затем вычисляют, интегрируя полученные сигналы. Для определения потока мощности или формирования диаграммы направленности кардиоидного типа необходимо иметь в точке приема еще и гидрофон с целью получения сигнала, пропорционального скалярному давлению. При этом решающее значение имеют фазовые соотношения между сигналом, пропорциональным колебательной скорости и сигналом, пропорциональным скалярному давлению. Для минимизации погрешности фазовых соотношений стремятся разместить гидрофон как можно ближе к корпусу приемника или разместить несколько гидрофонов прямо на поверхности корпуса приемника, при этом сигналы отдельных гидрофонов суммируют в надежде уменьшить погрешность фазовых соотношений от несовпадения мест расположения гидрофонов и геометрического центра комбинированного приемника. Однако, и в том и другом случае имеет место погрешность фазовых соотношений, вызванная несовпадением геометрического центра приемника и местом расположения гидрофона (гидрофонов).Inertial-type receivers are bodies, usually spherical in shape, placed in an aqueous medium and held in place with stretch marks. The transducers located inside the housing do not have direct contact with the acoustic field and react to the movement of the receiver in space like accelerometers. In this case, the accelerometers generate signals proportional to the projections of the vibrational acceleration vector, provided that the sensitivity axes of the accelerometers are located along the axes of the orthogonal coordinate system, and the signal proportional to the projections of the vibrational velocity vector is then calculated by integrating the received signals. To determine the power flow or to form a cardioid radiation pattern, it is necessary to have a hydrophone at the receiving point in order to obtain a signal proportional to scalar pressure. In this case, the phase relations between the signal proportional to the vibrational velocity and the signal proportional to the scalar pressure are of decisive importance. To minimize the error of the phase relations, they try to place the hydrophone as close to the receiver body as possible or place several hydrophones directly on the surface of the receiver body, while the signals of individual hydrophones are summed up in the hope of reducing the error of the phase relations from the mismatch between the locations of the hydrophones and the geometric center of the combined receiver. However, in both cases, there is an error in the phase relations caused by the mismatch of the geometric center of the receiver and the location of the hydrophone (s).

Известен комбинированный гидроакустический приемник, который содержит сферический корпус, внутри которого расположены три векторных канала, каждый из которых выполнен в виде двух биморфных пьезоэлектрических элементов, расположенных напротив друг друга. Оси чувствительности каждого из векторных каналов образуют декартову систему координат, начало которой совпадает с центром сферического полого корпуса. Снаружи корпуса расположен гидрофон, выполненный из двух элементов, закрепленных напротив друг друга, (п. РФ №88237U1)Known combined sonar receiver, which contains a spherical body, inside which there are three vector channels, each of which is made in the form of two bimorph piezoelectric elements located opposite each other. The sensitivity axes of each of the vector channels form a Cartesian coordinate system, the beginning of which coincides with the center of the spherical hollow body. Outside the casing there is a hydrophone made of two elements fixed opposite each other (clause of the Russian Federation No. 88237U1)

Известен приемник, который содержит полый корпус, состоящий из центральной части и двух крышек шатровой формы (п. РФ №125425U1). В центральной части корпуса выполнены четыре отверстия, закрытые подверженными внешнему давлению крышками, опирающимися на пьезокерамические кольца, которые попарно ориентированы взаимно противоположным образом, образуя гидрофонный канал так, что будучи подключенными к дифференциальным входам усилителя обеспечивают сложение полезных сигналов и вычитание синфазной электрической наводки. Центральная часть корпуса, состоящая из основного кольца и двух дополнительных держателей, содержит чувствительные элементы векторных каналов, набранные из пьезокерамических колец, по два элемента на канал, при этом каналы имеют оси чувствительности, расположенные в пространстве согласно осям ортогональной системы координат так, что чувствительные элементы опираются своими концами на инерционную массу, определяя ее положение относительно корпуса. Данный приемник рассматривается как наиболее близкий аналог.A known receiver, which contains a hollow body, consisting of a central part and two tent-shaped covers (p. RF No. 125425U1). Four openings are made in the central part of the housing, closed by covers subject to external pressure, supported by piezoceramic rings, which are pairwise oriented in the opposite direction, forming a hydrophone channel so that when connected to the differential inputs of the amplifier they provide addition of useful signals and subtraction of common-mode electrical interference. The central part of the housing, consisting of the main ring and two additional holders, contains the sensitive elements of the vector channels drawn from piezoceramic rings, two elements per channel, the channels having sensitivity axes located in space according to the axes of the orthogonal coordinate system so that the sensitive elements rely at their ends on the inertial mass, determining its position relative to the housing. This receiver is considered as the closest analogue.

При этом можно отметить следующие недостатки такого решения:The following disadvantages of this solution can be noted:

1). Корпус представляет собой пустотелую конструкцию, заполненную воздухом, находящимся при атмосферном давлении. Данное решение призвано обеспечить приемнику плавучесть, близкую к нейтральной за счет обеспечения средней плотности приемника, примерно равной плотности воды. При этом корпус подвержен действию гидростатического давления и должен его выдерживать, что, для больших рабочих глубин, ведет к необходимости применять стенки корпуса повышенной толщины, что ведет к увеличению их веса, что, в свою очередь ведет к увеличению размеров корпуса для обеспечения нейтральной плавучести в условиях возросшего веса самого корпуса. При этом увеличиваются габариты, масса и стоимость приемника.one). The housing is a hollow structure filled with air at atmospheric pressure. This solution is designed to provide the receiver with buoyancy close to neutral by providing an average receiver density of approximately equal to the density of water. In this case, the body is subject to hydrostatic pressure and must withstand it, which, for large working depths, leads to the need to use the walls of the body of increased thickness, which leads to an increase in their weight, which, in turn, leads to an increase in the size of the body to ensure neutral buoyancy in conditions of increased weight of the body itself. This increases the size, weight and cost of the receiver.

2). Акустическое давление, воздействуя на крышки, вызывает изменение силы, действующей на пьезокерамические кольца, которые, обладая пьезоэффектом, генерируют сигнал, пропорциональный акустическому давлению. Размещение гидрофонов на периферии корпуса обуславливает возникновение фазовой погрешности за счет расстояния между центром корпуса и его периферией, равному радиусу корпуса. Для снижения этой погрешности сигналы гидрофонов суммируют с помощью сумматора, однако, помимо усложнения конструкции, требующей наличия нескольких (в данном случае, четырех) гидрофонов и сумматора, необходимо обеспечить идентичность каждого из используемых гидрофонов, что существенно усложняет технологию изготовления приемников, требуя проведения отбора гидрофонов с идентичными характеристиками.2). The acoustic pressure acting on the caps causes a change in the force acting on the piezoceramic rings, which, having a piezoelectric effect, generate a signal proportional to the acoustic pressure. The placement of hydrophones on the periphery of the housing causes the occurrence of a phase error due to the distance between the center of the housing and its periphery equal to the radius of the housing. To reduce this error, the hydrophone signals are summed using an adder, however, in addition to complicating the design, which requires several (in this case, four) hydrophones and an adder, it is necessary to ensure the identity of each of the hydrophones used, which significantly complicates the manufacturing technology of receivers, requiring the selection of hydrophones with identical characteristics.

Заявляемое решение направлено на улучшение технических и технологических характеристик комбинированного векторного приемника.The claimed solution is aimed at improving the technical and technological characteristics of the combined vector receiver.

Техническим результатом, получаемым от внедрения данного предложения, являются устранение влияния гидростатического давления на характеристики прочности корпуса приемника и устранение фазовой погрешности между сигналами акустического давления и колебательной скорости.The technical result obtained from the implementation of this proposal is the elimination of the influence of hydrostatic pressure on the strength characteristics of the receiver body and the elimination of the phase error between the acoustic pressure signals and the vibrational velocity.

Поставленная задача решается тем, что комбинированный векторный приемник, содержащий полый сферический корпус, снабжен как минимум двумя отверстиями, расположенными на одной линии на диаметрально противоположных сторонах корпуса, закрытыми эластичными непроницаемыми мембранами и заполнен жидкостью с плотностью, меньше, чем у воды, в центре которого установлена инерционная масса, жестко зафиксированная относительно корпуса шестью чувствительными пьезокерамическими элементами векторных каналов с электродами для снятия сигналов, размещенными вдоль осей ортогональной системы координат, начало которой совпадает с центром сферического корпуса, при этом инерционная масса оборудована сквозными отверстиями и центральной полостью, внутри которой в геометрическом центре приемника установлен жестко связанный с инерционной массой гидрофон с электродами для снятия сигналов, при этом и чувствительные элементы и гидрофон снабжены предварительными усилителями.The problem is solved in that the combined vector receiver containing a hollow spherical body is equipped with at least two holes located on the same line on the diametrically opposite sides of the body, closed by elastic impermeable membranes and filled with a liquid with a density less than that of water in the center of which an inertial mass is fixed that is rigidly fixed relative to the housing by six sensitive piezoelectric ceramic elements of vector channels with electrodes for signal collection, times placed along the axes of the orthogonal coordinate system, the beginning of which coincides with the center of the spherical body, while the inertial mass is equipped with through holes and a central cavity, inside which a hydrophone with electrodes is rigidly connected to the inertial mass with the electrodes for picking up signals, while sensitive elements and the hydrophone is equipped with preamplifiers.

В качестве жидкости с плотностью, меньшей, чем плотность воды, могут быть использованы, например, спирты этанол или метанол, или бензин. Заполнение корпуса жидкостью может быть осуществлено различными методами, например, окончательной сборкой корпуса под слоем жидкости, налитой в подходящую по размерам емкость, или через технологическое отверстие, которое по окончании заполнения заглушают, при этом, размеры корпуса подбирают таким образом, чтобы средняя плотность полученной конструкции примерно равнялась плотности воды.As a liquid with a density lower than the density of water, for example, alcohols ethanol or methanol, or gasoline can be used. Filling the housing with liquid can be carried out by various methods, for example, by final assembly of the housing under a layer of liquid poured into a container of suitable size, or through a technological hole that is plugged upon completion of filling, while the housing is sized so that the average density of the resulting structure approximately equal to the density of water.

Конструктивно корпус может быть выполнен любым технологически приемлемым способом, например, из двух половин, склеенных или стянутых болтами, или из трех деталей, как в прототипе (центральное кольцо и две крышки), соединяемых винтами. При этом, за счет того, что жидкость, по сравнению с газообразным воздухом, практически несжимаема, такое решение разгружает полый корпус предлагаемого приемника от гидростатического давления окружающей среды, которое в то же время воспринимается находящейся внутри жидкостью.Structurally, the housing can be made in any technologically acceptable way, for example, from two halves glued or pulled together by bolts, or from three parts, as in the prototype (central ring and two covers) connected by screws. Moreover, due to the fact that the liquid, in comparison with gaseous air, is practically incompressible, this solution unloads the hollow body of the proposed receiver from the hydrostatic pressure of the environment, which at the same time is perceived as being inside the liquid.

Для выравнивания давления снаружи и внутри корпуса корпус снабжен отверстиями, закрытыми эластичной непроницаемой мембраной, изготовленной, например, из листовой резины небольшой (порядка 1 мм) толщины, или любого другого эластичного материала. Мембрана также может быть изготовлена из более жесткого материала, например, металла, имеющего малую жесткость в направлении, перпендикулярном поверхности мембраны, для чего ее толщина должна быть малой, а поверхность снабжена гофрами, как сделано на мембранах анероидных коробках. Мембрана предотвращает вытекание заполняющей корпус легкой жидкости, и при этом передает давление окружающей среды внутрь корпуса, вызывая разгрузку полого корпуса от действия давления окружающей среды за счет равенства давления снаружи и внутри корпуса.To equalize the pressure inside and outside the casing, the casing is equipped with holes closed by an elastic impermeable membrane made, for example, of sheet rubber of small (about 1 mm) thickness, or any other elastic material. The membrane can also be made of a more rigid material, for example, metal, which has low rigidity in the direction perpendicular to the surface of the membrane, for which its thickness should be small, and the surface is provided with corrugations, as is done on aneroid box membranes. The membrane prevents leakage of light fluid filling the casing, and at the same time transfers the environmental pressure into the casing, causing the hollow casing to unload from the action of the ambient pressure due to equal pressure from the outside and inside the casing.

Предлагаемая конструкция содержит единственный гидрофон, помещенный в геометрическом центре сферического корпуса в полости центральной инерционной массы и жестко с ней соединенный, а сама инерционная масса снабжена отверстиями, за счет чего полость, внутри которой размещен гидрофон, сообщается с пространством внутри корпуса.The proposed design contains a single hydrophone located in the geometric center of the spherical body in the cavity of the central inertial mass and rigidly connected to it, and the inertial mass itself is provided with holes, due to which the cavity inside which the hydrophone is placed communicates with the space inside the body.

Чувствительные элементы представляют собой цилиндры, как правило, набранные из пьезокерамических колец, жестко удерживающие инерционную массу в центре корпуса.Sensitive elements are cylinders, usually composed of piezoceramic rings, rigidly holding the inertial mass in the center of the housing.

Таким образом, весь внутренний объем корпуса приемника, заполненного жидкостью с плотностью меньшей, чем вода, за счет наличия на корпусе отверстий, закрытых эластичной мембраной, оказывается под давлением, равным давлению окружающей среды. При этом акустическое давление звукового поля также проникает внутрь корпуса комбинированного приемника и оказывает воздействие на помещенный в геометрический центр приемника гидрофон, вызывая появление на электрических выводах гидрофона полезного сигнала, который подается на предварительный усилитель, а затем, передается, например, на систему записи сигналов либо на вычислительное устройство обработки информации.Thus, the entire internal volume of the receiver body filled with a liquid with a density lower than water, due to the presence on the body of the holes closed by an elastic membrane, is under pressure equal to the pressure of the environment. In this case, the acoustic pressure of the sound field also penetrates into the housing of the combined receiver and affects the hydrophone placed in the geometric center of the receiver, causing a useful signal to appear on the electric terminals of the hydrophone, which is fed to the pre-amplifier and then transmitted, for example, to a signal recording system or to a computing device for processing information.

На Фиг. представлена схема заявляемого приемника, где 1 - эластичная мембрана; 2 - полый сферический корпус; 3 - центральная инерционная масса; 4 - гидрофон; 5 - отверстия в центральной инерционной массе; 6 - отверстия в сферическом корпусе; 7 - внутренний объем полого корпуса, заполненный легкой жидкостью; 8 - полость внутри центральной инерционной массе; 9 - чувствительные элементыIn FIG. presents a diagram of the inventive receiver, where 1 is an elastic membrane; 2 - hollow spherical body; 3 - central inertial mass; 4 - hydrophone; 5 - holes in the central inertial mass; 6 - holes in a spherical body; 7 - the internal volume of the hollow body, filled with light fluid; 8 - a cavity inside the central inertial mass; 9 - sensitive elements

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Приемник содержит полый сферический корпус 2, внутри которого размещено центральное массивное тело 3 с полостью 8, внутри которой размещен гидрофон 4, жестко соединенный с массивным телом. Центральная инерционная масса опирается на корпус с помощью шести чувствительных элементов 9, представляющих пьезокерамические цилиндры, набранные из пьезокерамических колец и способные, за счет этого, генерировать электрические сигналы при возникновении деформации, направленной вдоль оси чувствительного элемента. Цилиндры снабжены двумя электродами (на фиг. не показаны), на которых возникают электрические сигналы, а к каждому электроду присоединяется электрический кабель. Деформации чувствительных элементов 9 возникают при соколебательном движении корпуса 2 в акустическом поле за счет возникновения сил инерции на центральной инерционной массе 3. Шесть чувствительных элементов 9 размещены в пространстве внутри корпуса 2 вдоль осей ортогональной системы координат, центр которой совпадает с центром сферического корпуса. Чувствительные элементы, лежащие на одной оси, своими электрическими кабелями подключаются каждый к отдельному предварительному усилителю (на фиг. не показаны), причем один из чувствительных элементов подключается к инвертирующему входу предварительного усилителя (на фиг. не показан), за счет чего достигается взаимное вычитание сигналов чувствительных элементов, лежащих на одной оси, чем достигается ослабление синфазных помех и удвоение полезного сигнала, который для чувствительных элементов, лежащих на одной оси, является противофазным. Гидрофон 4 подключается к отдельному предварительному усилителю (на фиг. не показан) также посредством кабеля. Центральная инерционная масса, изготавливаемая из металла, например, из меди, играет при этом роль экрана, защищающего гидрофон 4 от электромагнитных помех.The receiver contains a hollow spherical body 2, inside of which there is a central massive body 3 with a cavity 8, inside of which is placed a hydrophone 4, rigidly connected to the massive body. The central inertial mass rests on the housing with the help of six sensing elements 9, representing piezoceramic cylinders drawn from piezoceramic rings and capable, due to this, of generating electrical signals when a deformation occurs, directed along the axis of the sensing element. The cylinders are equipped with two electrodes (not shown in FIG.), On which electrical signals occur, and an electric cable is connected to each electrode. Deformations of the sensing elements 9 occur during the oscillatory motion of the housing 2 in the acoustic field due to the inertia forces occurring on the central inertial mass 3. Six sensing elements 9 are placed in the space inside the housing 2 along the axes of the orthogonal coordinate system, the center of which coincides with the center of the spherical body. Sensitive elements lying on the same axis are each connected by their electric cables to a separate pre-amplifier (not shown in FIG.), One of the sensitive elements being connected to the inverting input of the pre-amplifier (not shown in FIG.), Due to which mutual subtraction is achieved signals of sensitive elements lying on the same axis, which reduces common-mode noise and doubles the useful signal, which is sensitive for sensitive elements lying on the same axis oh. The hydrophone 4 is connected to a separate pre-amplifier (not shown in Fig.) Also through a cable. The central inertial mass made of metal, for example, copper, plays the role of a screen protecting the hydrophone 4 from electromagnetic interference.

Параметры корпуса, такие как объем, толщина стенки и плотность материла, из которого корпус изготовлен, подбираются так, чтобы получить приемник с плавучестью, близкой к нулевой.Housing parameters, such as volume, wall thickness and density of the material from which the housing is made, are selected so as to obtain a receiver with buoyancy close to zero.

Для изготовления центральной инерционной массы может быть использован любой подходящий металл, при этом чем больше плотность металла, тем меньший объем (при заданной массе) он будет занимать, что может облегчить проектирование и изготовление. Предварительные усилители, в зависимости от технологических возможностей изготовителя, размещаются в любом удобном месте, например, в отдельном герметичном контейнере вне корпуса приемника, или наоборот, внутри корпуса, на центральном массивном теле или на внутренней поверхности сферического корпуса. Соединение чувствительных элементов и гидрофона с входами предварительных усилителей осуществляется с помощью электрических кабелей. Для изготовления чувствительных элементов и гидрофона могут быть использованы выпускаемые промышленностью, подходящих размеров пьезокерамические кольца и диски, оснащенные электродами. С целью исключить влияние градиента давления на давление внутри полого корпуса полый корпус оснащается как минимум двумя отверстиями, закрытыми эластичными мембранами, причем отверстия на корпусе размещены на диаметрально противоположных сторонах корпуса, лежащими на одной линии.Any suitable metal can be used to manufacture the central inertial mass, and the higher the density of the metal, the smaller the volume (for a given mass) it will occupy, which can facilitate the design and manufacture. Preamplifiers, depending on the technological capabilities of the manufacturer, are located in any convenient place, for example, in a separate sealed container outside the receiver housing, or vice versa, inside the housing, on the central massive body or on the inner surface of a spherical housing. The connection of the sensitive elements and the hydrophone with the inputs of the pre-amplifiers is carried out using electric cables. For the manufacture of sensitive elements and a hydrophone, piezoceramic rings and disks equipped with electrodes manufactured by the industry, of suitable sizes, can be used. In order to exclude the influence of the pressure gradient on the pressure inside the hollow body, the hollow body is equipped with at least two openings closed by elastic membranes, the openings on the body being placed on diametrically opposite sides of the body, lying on one line.

Таким образом, предлагаемая конструкция комбинированного векторного приемника, полностью заполненного жидкостью с плотностью ниже плотности воды, позволяет конструктивно выполнить сам корпус не учитывая величину гидростатического давления, каким бы оно не было и использовать корпус с минимальной толщиной стенки, что уменьшает массу конструкции и ее стоимость тем в большей степени, чем на большую глубину погружения рассчитывается приемник. Использование единственного гидрофона, размещенного в геометрическом центре приемника, исключает возникновение фазовой погрешности между сигналами колебательной скорости и скалярного давления, возникающей из-за несовпадения геометрического центра корпуса и места расположения гидрофона, а также упрощает конструкцию как за счет уменьшения количества гидрофонов, так и за счет отсутствия необходимости устанавливать сумматор сигналов.Thus, the proposed design of a combined vector receiver, completely filled with liquid with a density lower than the density of water, makes it possible to constructively carry out the body itself without taking into account the hydrostatic pressure, whatever it is and use the body with a minimum wall thickness, which reduces the weight of the structure and its cost to a greater extent than the greater depth of immersion is calculated receiver. The use of a single hydrophone located in the geometric center of the receiver eliminates the occurrence of a phase error between the vibrational velocity and scalar pressure signals arising from the mismatch of the geometric center of the body and the location of the hydrophone, and also simplifies the design both by reducing the number of hydrophones and by no need to install a signal adder.

Claims (1)

Комбинированный векторный приемник, содержащий полый сферический корпус, снабженный как минимум двумя сквозными отверстиями, расположенными на одной линии на диаметрально противоположных сторонах корпуса, закрытыми эластичными непроницаемыми мембранами, и заполненный жидкостью с плотностью меньше, чем у воды, в центре которого установлена инерционная масса, жестко зафиксированная относительно корпуса шестью чувствительными пьезокерамическими элементами векторных каналов с электродами для снятия сигналов, размещенными вдоль осей ортогональной системы координат, начало которой совпадает с центром сферического корпуса, при этом инерционная масса оборудована сквозными отверстиями и центральной полостью, внутри которой в геометрическом центре векторного приемника установлен жестко связанный с инерционным телом гидрофон с электродами для снятия сигналов, при этом и чувствительные элементы, и гидрофон снабжены предварительными усилителями.A combined vector receiver containing a hollow spherical body, equipped with at least two through holes located on one line on diametrically opposite sides of the body, closed by elastic impermeable membranes, and filled with a liquid with a density less than that of the water in the center of which an inertial mass is installed, is rigidly fixed relative to the housing by six sensitive piezoelectric ceramic elements of vector channels with electrodes for signal collection, placed along the axes an orthogonal coordinate system, the origin of which coincides with the center of the spherical body, while the inertial mass is equipped with through holes and a central cavity, inside of which a hydrophone with electrodes is rigidly connected to the inertial body with the electrodes for picking up signals, and sensitive elements, and the hydrophone is equipped with preamplifiers.
RU2019116406A 2019-05-28 2019-05-28 Combined vector receiver RU2708184C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116406A RU2708184C1 (en) 2019-05-28 2019-05-28 Combined vector receiver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116406A RU2708184C1 (en) 2019-05-28 2019-05-28 Combined vector receiver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708184C1 true RU2708184C1 (en) 2019-12-04

Family

ID=68836602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019116406A RU2708184C1 (en) 2019-05-28 2019-05-28 Combined vector receiver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708184C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111076804A (en) * 2020-01-02 2020-04-28 广西大学 Deep sea optical fiber sensor
RU2799973C1 (en) * 2023-05-04 2023-07-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Vector autonomous recorder

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2090012C1 (en) * 1988-12-19 1997-09-10 Гончаренко Борис Иванович Hydroacoustic vector receiver
RU32348U1 (en) * 2002-09-11 2003-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "АСКПро" Combined Acoustic Receiver
RU2245604C2 (en) * 2002-09-11 2005-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "АСК Про" Combination sound receiving device
RU2509320C1 (en) * 2012-11-16 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Digital composite vector receiver with synthesised channels
RU2577421C1 (en) * 2014-12-16 2016-03-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Combined hydroacoustic receiver
RU2650839C1 (en) * 2016-12-15 2018-04-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" Low-frequency vector acoustic receiver

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2090012C1 (en) * 1988-12-19 1997-09-10 Гончаренко Борис Иванович Hydroacoustic vector receiver
RU32348U1 (en) * 2002-09-11 2003-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "АСКПро" Combined Acoustic Receiver
RU2245604C2 (en) * 2002-09-11 2005-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "АСК Про" Combination sound receiving device
RU2509320C1 (en) * 2012-11-16 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Digital composite vector receiver with synthesised channels
RU2577421C1 (en) * 2014-12-16 2016-03-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Combined hydroacoustic receiver
RU2650839C1 (en) * 2016-12-15 2018-04-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" Low-frequency vector acoustic receiver

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Векторно-фазовые методы и создание перспективных акустических систем нового поколения. В.А. Гордиенко, Т.В. Гордиенко, Н.В. Краснописцев, В.Н. Некрасов. Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 2014. Т.2, с.3-21. *
С.Н. Ковалев. Комбинированный векторный приемник. Приборы и техника эксперимента, 2013, номер 2, стр. 140-141. *
С.Н. Ковалев. Комбинированный векторный приемник. Приборы и техника эксперимента, 2013, номер 2, стр. 140-141. Векторно-фазовые методы и создание перспективных акустических систем нового поколения. В.А. Гордиенко, Т.В. Гордиенко, Н.В. Краснописцев, В.Н. Некрасов. Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 2014. Т.2, с.3-21. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111076804A (en) * 2020-01-02 2020-04-28 广西大学 Deep sea optical fiber sensor
RU2799973C1 (en) * 2023-05-04 2023-07-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Vector autonomous recorder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5392258A (en) Underwater acoustic intensity probe
US4268912A (en) Directional hydrophone suitable for flush mounting
US9709688B2 (en) Deghosting using measurement data from seismic sensors
CN105765410B (en) Seismic sensor with the motion sensor for noise decrease
US6697302B1 (en) Highly directive underwater acoustic receiver
CN101319932A (en) Asymmetric structure three-dimensional co-vibrating spherical vector hydrophone
KR20070062974A (en) Vibration sensor
Ten Wolde et al. Reciprocity method for the measurement of mechano-acoustical transfer functions
RU2708184C1 (en) Combined vector receiver
RU2501043C1 (en) Combined hydroacoustic receiver for flexible extended trailing antenna
US20200072938A1 (en) Small spatial sound source orientation detecting device and method thereof
RU2678503C1 (en) Molecular electronic hydrophone
CN111735531A (en) Miniaturized MEMS capacitive composite co-vibration vector hydrophone
RU2624791C1 (en) Two-component receiver of pressure gradient and method of measuring pressure gradient with its use
RU2546968C1 (en) Combined hydro acoustic receiver
US5949742A (en) DIFAR sensor
CN101634587B (en) Three-dimensional co-vibrating sandwich-type sonar receiver
CN213021930U (en) Miniaturized MEMS capacitive composite co-vibration vector hydrophone
Kumar et al. Comparative study of PP and PU based acoustic vector sensors for underwater application
US3803546A (en) Broad band hydrophone
Butler et al. Transducers as hydrophones
CN112964354B (en) Sound pressure gradient hydrophone
CN214407753U (en) Novel bionic vector hydrophone
RU2696812C1 (en) Combined vector receiver
CA1108744A (en) Low frequency inertia balanced dipole hydrophone