一種壓力補償式深海水聽器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種壓力補償式深海水聽器的，多個壓電陶瓷圓管按照一定間距連接，相鄰壓電陶瓷圓管之間設(shè)置有柔性去耦結(jié)構(gòu)用于去耦，通過固定螺桿連接構(gòu)成水聽器，水聽器的一端采用密封引線結(jié)構(gòu)連接引出電纜形成電纜頭，水聽器的另一端采用滑動活塞密封構(gòu)成壓力自補償結(jié)構(gòu)，水聽器外部包覆有硫化橡膠外殼，內(nèi)部充有油性的非導(dǎo)電填充液體，在不同壓力下，密封滑動活塞產(chǎn)生位移，自動調(diào)節(jié)壓力平衡。本發(fā)明有益的效果：內(nèi)部充油性的非導(dǎo)電填充液體，根據(jù)使用深度，水聽器能夠自動調(diào)節(jié)內(nèi)外壓力平衡，滿足各種水深條件下聲學(xué)信號接收，水聽器耐壓性能高、使用便捷、深水聲性能優(yōu)越，制作工藝簡單可靠。
【專利說明】一種壓力補償式深海水聽器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水聲換能器和海洋環(huán)境測量領(lǐng)域，主要是一種壓力補償式深海水聽器。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)深海探測儀器非常匱乏，尤其是用于海洋開發(fā)和海洋勘探寬帶水聲接收器。自2010年?2013年，通過“深海剖面儀”項目的研宄，研制了一種壓力補償式深海接收水聽器，性能優(yōu)異，可靠性高，達到了主要指標如下:水聽器耐靜水壓能力超過65MPa，可工作水深達到6000m，在不同的水深條件下水聽器內(nèi)外壓力自行調(diào)節(jié)平衡，工作頻段(3kHz?20kHz)接收聲壓靈敏度高，響應(yīng)平坦，能滿足軍事上和民用上的需求，具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種壓力補償式深海水聽器。深水用圓管水聽器帶自動壓力補償系統(tǒng)，內(nèi)部充油性的非導(dǎo)電填充液體，根據(jù)使用深度，水聽器能夠自動調(diào)節(jié)內(nèi)外壓力平衡，滿足各種水深條件下聲學(xué)信號接收，水聽器耐壓性能高、使用便捷、深水聲性能優(yōu)越，制作工藝簡單可靠。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。這種壓力補償式深海水聽器的，多個壓電陶瓷圓管按照一定間距連接，相鄰壓電陶瓷圓管之間設(shè)置有柔性去耦結(jié)構(gòu)用于去耦，通過固定螺桿連接構(gòu)成水聽器，水聽器的一端采用密封引線結(jié)構(gòu)連接引出電纜形成電纜頭，水聽器的另一端采用滑動活塞密封構(gòu)成壓力自補償結(jié)構(gòu)，水聽器外部包覆有硫化橡膠外殼，內(nèi)部充有油性的非導(dǎo)電填充液體，在不同壓力下，密封滑動活塞產(chǎn)生位移，自動調(diào)節(jié)壓力平衡。
[0005]作為優(yōu)選，多個壓電陶瓷圓管之間的連接方式根據(jù)需要做并聯(lián)或串聯(lián)連接，用于獲得最佳聲學(xué)性能。
[0006]作為優(yōu)選，所述的柔性去耦結(jié)構(gòu)包括去耦結(jié)構(gòu)主體和去耦橡膠，去耦結(jié)構(gòu)主體的材料采用硬鋁，去耦橡膠與壓電陶瓷圓管相接觸。
[0007]本發(fā)明的有益效果為:采用硅油作為非導(dǎo)電填充液體，從壓力自補償結(jié)構(gòu)端注入水聽器內(nèi)腔，利用O型圈動密封結(jié)構(gòu)，自動實現(xiàn)水聽器內(nèi)部液體與外部液體壓力平衡。水聽器耐靜水壓能力超過65MPa，可工作水深達到6000m，在不同的水深條件下水聽器內(nèi)外壓力自行調(diào)節(jié)平衡，工作頻段(3kHz?20kHz)接收聲壓靈敏度高，響應(yīng)平坦，能滿足軍事上和民用上的需求，具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的復(fù)合去耦結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為靈敏度曲線圖。
[0010]附圖標記說明:電纜頭1、壓力自補償結(jié)構(gòu)2、密封引線結(jié)構(gòu)3、壓電陶瓷圓管4、柔性去耦結(jié)構(gòu)5、硫化橡膠外殼6、固定螺桿7、非導(dǎo)電填充液體8、去耦結(jié)構(gòu)主體9、去耦橡膠10。

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0012]如圖1所示，這種壓力補償式深海水聽器的，多個壓電陶瓷圓管4按照一定間距連接，相鄰壓電陶瓷圓管4之間設(shè)置有柔性去耦結(jié)構(gòu)5用于去耦，通過固定螺桿7連接構(gòu)成水聽器，壓電陶瓷圓管4的尺寸和數(shù)量可根據(jù)實際水聽器尺寸需要變更(本實施例采用14個“PZT - 5”型徑向極化壓電陶瓷圓管4)，多個壓電陶瓷圓管4之間的連接方式根據(jù)需要做并聯(lián)或串聯(lián)連接，用于獲得最佳聲學(xué)性能。水聽器的一端采用密封引線結(jié)構(gòu)3連接引出電纜形成電纜頭1，水聽器的另一端采用滑動活塞密封構(gòu)成壓力自補償結(jié)構(gòu)2，水聽器外部包覆有硫化橡膠外殼6，內(nèi)部充有油性的非導(dǎo)電填充液體8，在不同壓力下，密封滑動活塞產(chǎn)生位移，自動調(diào)節(jié)壓力平衡。
[0013]如圖2所示，所述的柔性去耦結(jié)構(gòu)5包括去耦結(jié)構(gòu)主體9和去耦橡膠10，去耦結(jié)構(gòu)主體9的材料采用硬鋁，去耦橡膠10與壓電陶瓷圓管4相接觸，即與壓電陶瓷圓管接觸面材料為去耦橡膠，此去耦材料結(jié)構(gòu)簡單，裝配時操作方便，水聽器成形后接收靈敏度平滑。
[0014]本發(fā)明的水聽器有14只“PZT - 5”型徑向極化壓電陶瓷圓管，極化方式分為內(nèi)正外負和內(nèi)負外正兩種，電連接方式為每兩個壓電陶瓷圓管作為一組先并聯(lián)連接，然后7組壓電陶瓷圓管再串聯(lián)連接。壓電陶瓷圓管之間采用含金屬支撐的橡膠柔性去耦結(jié)構(gòu)5過渡，通過固定螺桿7將壓力自補償結(jié)構(gòu)、陶瓷圓管、柔性去耦結(jié)構(gòu)和密封引線結(jié)構(gòu)連接為一個整體圓柱形。圓柱形外圈采用硫化橡膠外殼密封，水聽器內(nèi)部形成一個密閉空腔。水聽器自帶壓力補償結(jié)構(gòu)，耐凈水壓力超過65Mpa，可在水下6000m內(nèi)可靠工作。
[0015]水聽器結(jié)構(gòu)件采用材料密度較小并且壓力補償結(jié)構(gòu)方式簡單，使用計算機輔助設(shè)計軟件進行優(yōu)化設(shè)計。在相同工作深度和接收聲壓靈敏度下，水聽器尺寸和重量都很小。
[0016]接收靈敏度平滑:水聽器耐靜水壓能力超過65MPa，可工作水深達到6000m，在不同的水深條件下水聽器內(nèi)外壓力自行調(diào)節(jié)平衡，工作頻段(3kHz?20kHz)接收聲壓靈敏度高，響應(yīng)平坦，靈敏度曲線圖3所示，能滿足軍事上和民用上的需求，具有重要意義。
[0017]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有水聽器耐壓技術(shù)的不足，利用動密封平衡設(shè)計，實現(xiàn)水聽器深水工作，工藝可靠，外形尺寸、諧振頻率可根據(jù)需要調(diào)整。
[0018]步驟一:結(jié)構(gòu)形式確定:水聽器結(jié)構(gòu)形式采用圓柱筒形狀，圓柱的長度和直徑可根據(jù)設(shè)計需要調(diào)整，圓柱筒的一端作為電纜引出端，另一端作為動密封壓力平衡端，圓柱筒內(nèi)部填充非導(dǎo)電填充液體(比如硅油)，通過動密封端部實現(xiàn)圓筒內(nèi)部液體與外部海水的壓力平衡，實現(xiàn)深水條件下穩(wěn)定工作。
[0019]步驟二:根據(jù)最大尺寸要求確定水聽器的外形尺寸，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0020]步驟三:根據(jù)工作頻率和工作水深要求，確定壓電陶瓷圓管參數(shù)。
[0021]步驟四:依據(jù)具體使用要求，壓電陶瓷圓管在長度方向上可調(diào)整具體數(shù)量和串、并聯(lián)連接方式，以獲得特定的垂直指向性開角和接收靈敏度響應(yīng)。
[0022]步驟五:根據(jù)具體使用要求，在橫向尺寸允許的范圍內(nèi)，將一定數(shù)量的水聽器在水平方向排列成陣，可獲得特定的水平指向性開角和接收靈敏度響應(yīng)。
[0023]通過以上步驟，理論上確定水聽器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及各種聲學(xué)參數(shù)。
[0024]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力補償式深海水聽器的，其特征在于:多個壓電陶瓷圓管(4)按照一定間距連接，相鄰壓電陶瓷圓管(4)之間設(shè)置有柔性去耦結(jié)構(gòu)(5)用于去耦，通過固定螺桿(7)連接構(gòu)成水聽器，水聽器的一端采用密封引線結(jié)構(gòu)(3)連接引出電纜形成電纜頭(1)，水聽器的另一端采用滑動活塞密封構(gòu)成壓力自補償結(jié)構(gòu)(2)，水聽器外部包覆有硫化橡膠外殼(6)，內(nèi)部充有油性的非導(dǎo)電填充液體(8)，在不同壓力下，密封滑動活塞產(chǎn)生位移，自動調(diào)節(jié)壓力平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力補償式深海水聽器的，其特征在于:多個壓電陶瓷圓管(4)之間的連接方式根據(jù)需要做并聯(lián)或串聯(lián)連接，用于獲得最佳聲學(xué)性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力補償式深海水聽器的，其特征在于:所述的柔性去耦結(jié)構(gòu)(5)包括去耦結(jié)構(gòu)主體(9)和去耦橡膠(10)，去耦結(jié)構(gòu)主體(9)的材料采用硬鋁，去耦橡膠(10)與壓電陶瓷圓管(4)相接觸。
【文檔編號】H04R1/44GK104486705SQ201410612830
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】朱偉敏, 劉強, 沈鐵東, 朱強, 孔海防 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所