一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器制造技术

本发明专利技术提出了一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器，属于水声工程技术领域。它主要用于同时接收水声和地声信号，解决了现有技术系统复杂程度高、水中和海底通道信号频率范围跨度大难以同时接收，且水地声信号相互影响大的技术问题。它包括地声矢量接收单元、水声矢量接收单元和水声标量接收单元，所述地声矢量接收单元安装在底板上且位于声去耦腔内，所述水声矢量接收单元位于水声标量接收单元下方且位于声去耦腔外侧，所述底板上安装有框架，所述地声矢量接收单元、水声矢量接收单元和水声标量接收单元皆位于框架内，所述框架与地声矢量接收单元、水声矢量接收单元和水声标量接收单元设有透声层。量接收单元设有透声层。量接收单元设有透声层。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器


[0001]本专利技术属于水声工程
，特别是涉及一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器。

技术介绍

[0002]随着辐射噪声频段和强度的逐渐降低，水下目标探测变得更加困难，单一信道获取信息量过少的局限性逐渐显露。根据水下低频/甚低频信号不仅可通过水声信道，还可通过海底信道远距离传播这一特性，可望利用双信道增加信息量来提升甚低频目标远程探测能力。
[0003]水中声矢量信号的获取采用声矢量传感器，即可以测量介质质点运动的矢量信号，如位移、振速或加速度的装置，一般工作频率为几赫兹到几千赫兹。一方面它可以同步采集声场中的声压和质点振速，获得水中声场的完备信息；另一方面，它具有与频率无关的自然偶极子指向性，可抑制各向同性海洋环境噪声，提升接收信号信噪比，较标量水听器在低频、甚低频探测领域具有显著优势。海底地声信号，工作频率约为百秒到百赫兹，通常采用海底地震传感器获取。
[0004]目前水声矢量传感器和海底地震传感器的独立设计及使用已较为成熟，但是：单独接收水中声矢量或地声矢量信号，在频域上信息量均不完整，不利于甚低频目标探测；简单组合水声矢量传感器和海底地震传感器，系统结构复杂，信号间相互干扰严重，体积过大，不易于海上布放回收。综上，可同步获取水地信道信号的新型传感器有待研究。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器, 以解决现有技术系统复杂程度高、水中和海底通道信号频率范围跨度大难以同时接收，且水地声信号相互影响大的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器，包括地声矢量接收单元、水声矢量接收单元和水声标量接收单元，所述地声矢量接收单元安装在底板上且位于声去耦腔内，所述水声矢量接收单元位于水声标量接收单元下方且位于声去耦腔外侧，所述底板上安装有框架，所述地声矢量接收单元、水声矢量接收单元和水声标量接收单元皆位于框架内，所述框架与地声矢量接收单元、水声矢量接收单元和水声标量接收单元设有透声层。
[0008]更进一步的，所述声去耦腔内安装有前置调理电路。
[0009]更进一步的，所述声去耦腔包括位于透声层的隔离层和隔板，所述隔离层安装在底板上且位于地声矢量接收单元的外侧，所述隔离层的上端与隔板连接，所述前置调理电路安装在隔板下端。
[0010]更进一步的，所述隔板上端安装有支撑结构，所述水声矢量接收单元通过弹簧安装在支撑结构内，所述弹簧与支撑结构通过悬挂钩相连，所述支撑结构外表面设有水声耦
合层。
[0011]更进一步的，所述隔板上设有密封盖板，所述密封盖板上设有单向耐油密封阀。
[0012]更进一步的，所述水声标量接收单元包括安装在支撑结构上端的上盖板、压电圆管和顶盖板，所述压电圆管安装在上盖板与顶盖板之间。
[0013]更进一步的，所述上盖板上设有充油口，所述充油口处设有油封。
[0014]更进一步的，所述压电圆管输出端连接有水声标量输出信号线，所述水声矢量接收单元输出端连接有水声矢量输出信号线，所述地声矢量接收单元输出端连接有地声矢量输出信号线，所述水声标量输出信号线、水声矢量输出信号线以及地声矢量输出信号线皆与前置调理电路连接，所述前置调理电路通过输出线与水密接插件连接。
[0015]更进一步的，所述地声矢量接收单元包括三个且两两正交的内置惯性传感器、定位结构以及耐压外壳，所述内置惯性传感器安装在定位结构上，所述定位结构与耐压外壳连接，所述耐压外壳外设有电缆头。
[0016]更进一步的，所述水声矢量接收单元包括三个且两两正交的内置加速度计、定位基板以及外壳，所述内置加速度计安装在定位基板上，所述定位基板安装在外壳内，所述外壳通过第二悬挂钩与弹簧相连。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]1.该传感器包含地声矢量接收单元、水声矢量接收单元以及水声标量接收单元，所有单元在统一结构框架下进行设计；
[0019]2.地声矢量接收单元对海底地声信号敏感，对水声信号有所抑制，水声矢量接收单元对水声信号敏感，对地声信号有所抑制，地声矢量接收单元与水声矢量接收单元的频率范围既有交叉，又有互补，可在频域层面最大限度的获取目标信息；
[0020]3.传感器密度大于海水介质密度，尽量与海底密度相当，方便坐底使用，水声矢量接收单元密度保持在中性浮力附近，便于以惯性式接收机理接收水中声矢量信号；
[0021]4.该传感器具有结构简单、体积小、水地声信号相互影响小等特点，解决了当前方案系统复杂程度高、水中和海底通道信号频率范围跨度大难以同时接收，且水地声信号相互影响大等问题，拓展了声信号接收频段以及空域信息，且在频域上接收的信息量完整，有利于低频目标探测，为水地声信号联合接收提供了新型传感基础，极大提升了实际工程的易用性，还为基于水地声信号的联合处理提供了更有效的支撑。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1为本专利技术所述的一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器核心结构示意图；
[0024]图2为本专利技术所述的一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器的示意图；
[0025]图3为本专利技术所述的水声矢量接收单元的示意图；
[0026]图4为本专利技术所述的地声矢量接收单元的示意图。
[0027]1‑
地声矢量接收单元，2
‑
水声矢量接收单元，3
‑
水声标量接收单元，4
‑
底板， 5
‑
隔离层，6
‑
支撑结构，7
‑
声去耦腔，8
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弹性结构，9
‑
支撑结构，10
‑
水声耦合层，11
‑
透声层，12
‑
前置调理电路，13
‑
吊放结构，14
‑
上盖板，15
‑
压电圆管，16
‑
顶盖板，17
‑
密封盖板，18
‑
单向耐油密封阀，19
‑
弹簧，20
‑
第一悬挂钩，21
‑ꢀ
充油口，22
‑
硅油，23
‑
油封，24
‑
水声标量输出信号线，25
‑
水声矢量输出信号线，26
‑
地声矢量输出信号线，27
‑
输出线，28
‑
水密接插件，29
‑
内置惯性传感器，30
‑
定位结构，31
‑
耐压外壳，32
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器，其特征在于：包括地声矢量接收单元(1)、水声矢量接收单元(2)和水声标量接收单元(3)，所述地声矢量接收单元(1)安装在底板(4)上且位于声去耦腔(7)内，所述水声矢量接收单元(2)位于水声标量接收单元(3)上方且位于声去耦腔(7)外侧，所述底板(4)上安装有框架，所述地声矢量接收单元(1)、水声矢量接收单元(2)和水声标量接收单元(3)皆位于框架内，所述框架上安装有吊放结构(13)，所述框架与地声矢量接收单元(1)、水声矢量接收单元(2)和水声标量接收单元(3)设有透声层(11)。2.根据权利要求1所述的一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器，其特征在于：所述声去耦腔(7)内安装有前置调理电路(12)。3.根据权利要求2所述的一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器，其特征在于：所述声去耦腔(7)包括位于透声层(11)的隔离层(5)和隔板(6)，所述隔离层(5)安装在底板(4)上且位于地声矢量接收单元(1)的外侧，所述隔离层(5)的上端与隔板(6)连接，所述前置调理电路(12)安装在隔板(6)下端。4.根据权利要求3所述的一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器，其特征在于：所述隔板(6)上端安装有支撑结构(9)，所述水声矢量接收单元(2)通过弹性结构(8)安装在支撑结构(9)内，所述弹性结构(8)包括8根弹簧(19)，所述弹簧(19)与支撑结构(9)通过第一悬挂钩(20)相连，所述支撑结构(9)外表面设有水声耦合层(10)。5.根据权利要求3所述的一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器，其特征在于：所述隔板(6)上设有密封盖板(17)，所述密封盖板(17)上设有单向耐油密封阀(18)。6.根据权利要求4所述的一种用于水地声信号接收的坐底式矢量传感器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智，杨士莪，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：