一种用于海洋声学测距的换能器的制造方法
【专利摘要】本申请涉及一种用于海洋声学测距的换能器，与声学定位装置配合使用，包括连接部和声学部，其中，所述连接部一端有与声学定位装置连接的接头，另一端与所述声学部固定连接，连接后形成L型，所述连接部与所述声学部内有线缆通道。所述声学部包括声波载体和换能元件，所述声波载体为一端为半球壳一端带弯头的圆柱状，其弯头端与连接部连接；所述换能元件封装于声波载体的半球壳内，并通过线缆通道内的电缆与声学定位装置连接。所述换能器满足声学定位测距特殊应用场合对换能器的要求，具有较宽信号带宽和特殊指向性。
【专利说明】一种用于海洋声学测距的换能器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种声电换能器，特别涉及一种用于海洋声学测距的声电换能 器。
【背景技术】
[0002] 海洋地震电缆声学定位系统主要应用于地震勘探多缆检波器定位和多缆水平控 制中。在多缆拖缆地震勘探系统中，地震电缆大于2条，为了避免拖缆在轮船的拖曳过程中 产生相互缠绕等现象，需要实时监控电缆之间的距离。
[0003] 在勘探中，为了正确确定拖缆中检波器的地理位置，勘探导航系统将收集拖缆上 的每个声学定位系统与其他缆之间的测距信息。结合水鸟罗经数据、深度数据等解算出拖 缆中的检波器的位置，从而据此得出较为准确的地层结构。
[0004] 因此，海洋声学定位节点换能器是整个海洋声学定位系统的一个必不可缺少的部 分，它提供了拖缆上每个声学定位装置相互测距信号传输通道。现有的声学换能器无法满 足声学定位测距应用所需要的指向性要求、较宽的工作频带要求以及特殊安装结构要求。 实用新型内容
[0005] 本实用新型提供一种用于海洋声学测距的换能器，其目的是满足声学定位测距特 殊应用场合对换能器的要求。
[0006] 其另一目的是，提供一种具有较宽信号带宽和特殊指向性的海洋声学测距换能 器。
[0007] 为了实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案如下：
[0008] -种用于海洋声学测距的换能器，与声学定位装置配合使用，包括连接部和声学 部，其中，所述连接部一端有与声学定位装置连接的接头，另一端与所述声学部固定连接， 连接后形成L型，所述连接部与所述声学部内有线缆通道。
[0009] 进一步地，所述连接部为圆柱状，其与声学定位装置连接端的圆柱外表面预留有 装配孔和密封槽。
[0010] 进一步地，所述声学部包括声波载体和换能兀件，所述声波载体为一端为半球壳 一端带弯头的圆柱状，其弯头端与连接部连接；所述换能元件封装于声波载体的半球壳内， 并通过线缆通道内的电缆与声学定位装置连接。
[0011] 进一步地，所述换能元件为内表面和外表面均涂有电极层的压电陶瓷球壳。
[0012] 进一步地，所述压电陶瓷球壳的壳壁厚度远远小于壳的半径。
[0013] 进一步地，所述线缆通道由所述连接部与声学定位装置连接的接头外端连续贯通 至所述压电陶瓷球壳。
[0014] 进一步地，所述压电陶瓷球壳与线缆通道的接触面设置有吸声片。
[0015] 进一步地，所述线缆通道设置在连接部的中心轴位置和声学部的中心轴位置。
[0016] 本实用新型和现有技术相比，具有如下有益效果：
[0017] 通过在连接部预设密封槽，可实现与声学定位装置耐压壳体紧密接触，防止在动 态拖曳过程中高压海水渗进定位装置内部，起到保护内部电路和换能器引线的作用。
[0018] 本换能器由于采用独特的压电陶瓷球壳结构，利用径向极化实现该换能器工作频 带较宽，方向性好，提高了接收的灵敏度。
[0019] 由于线缆通道的设置形成了连续贯通的通孔，在压电陶瓷球壳顶部形成空气腔， 对声波形成反射，实现在压电陶瓷球薄壳、和外壳转角均朝向海面方向实现声屏蔽效果，大 大降低了海面上的声波的干扰，提高了灵敏度。在试验工程中，本换能器可实现两个声学定 位装置距离大于1200米时，能准确进行测距工作。
[0020] 本换能器具有高抗压能力，在120米的水深下能正常工作。在频带宽（50kHZ? lOOkHZ)，兼容性好，能很好满足全网声学定位系统的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本实用新型结构示意图。
[0022] 图2是图1的A向视图。
[0023] 附图标记：1_连接部、2-堵头、3-芯轴、4-第一连接管、5-第二连接管、6-吸声片、 7- 压电陶瓷球壳、8-声波载体、9-装配孔、10-密封槽。
【具体实施方式】
[0024] 为使本实用新型的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图 对本实用新型的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和 实施例中的特征可以相互任意组合。
[0025] 图1为一种用于海洋声学测距的换能器结构示意图。如图1所示，一种用于海洋 声学测距的换能器，与声学定位装置配合使用，包括连接部1和声学部，其中，所述连接部1 一端有与声学定位装置连接的接头，另一端与所述声学部固定连接，连接后形成L型，所述 连接部1与所述声学部内有线缆通道。
[0026] 作为一种可实施的方式，所述连接部1为圆柱状，其与声学定位装置连接端的圆 柱外表面预留有装配孔10和密封槽11。装配孔10用于连接部1与声学定位装置的金属外 壳连接时销钉的插孔。密封槽11内嵌密封圈，用于连接部1与声学定位装置的金属外壳连 接时的密封，实现海洋作业时，与声学定位装置耐压壳体紧密接触，防止在高压海水渗进定 位装置内部，起到保护内部电路及换能器电缆的作用。
[0027] 作为一种可实施的方式，所述声学部包括声波载体8和换能兀件7,所述声波载体 8为一端为半球壳一端带弯头的圆柱状，其弯头端与连接部连接；所述换能元件7封装于声 波载体8的半球壳内，并通过线缆通道内的电缆与声学定位装置连接。本实施例中，所述声 波载体8为橡胶模铸而成并与所述连接部1浇筑为一体，连接时，所述连接部1与声波载体 8- 起用橡胶灌封所得，橡胶附着在结构件上。为了实现所述声波载体8和所述连接部1的 可靠连接，所述连接部1与声波载体8的连接端表面有加强连接的凹槽。
[0028] 优选地，所述换能元件为内表面和外表面均涂有电极层的压电陶瓷球壳7。
[0029] 优选地，所述压电陶瓷球壳7壳壁厚度远远小于壳的半径。本实施例中，压电陶瓷 选用PZT-5材料，PZT-5的性能参数如下：球壳的平均半径选20mm。选取压电陶瓷球壳7壳 壁的厚度为Φ 2_。该换能器工作频带宽，空间方向性好，接收灵敏度高。
[0030] 作为一种可实施的方式，所述线缆通道由所述连接部1与声学定位装置连接的接 头外端连续贯通至所述压电陶瓷球壳7。
[0031] 优选地，线缆通道设置在连接部1的中心轴位置和声学部的中心轴位置。
[0032] 线缆通道形成了连续贯通的通孔，在压电陶瓷球壳7顶部形成空气腔，对声波形 成反射，实现在压电陶瓷球薄壳、和外壳8转角均朝向海面方向采取声屏蔽措施，大大降低 了海面上的声波的干扰，提高了灵敏度。
[0033] 本实施例中，线缆通道包括位于连接部1内的连接声学定位装置的区段和连接换 能元件的区段，两个区段垂直交接处通过三通连接，三通的另一个接口通过堵头2封堵。连 接换能元件的区段包括与依次自三通至的压电陶瓷球壳7的芯轴3、第一连接管4、第二连 接管5,所述第二连接管5的端部与压电陶瓷球壳7卡接，压电陶瓷球壳7与第二连接管5 的上下接触面均设置有吸声片6。本实施例中，吸声片6为橡胶垫片。
[0034] 上述技术方案的工作过程为：声学定位装置给出电信号，通过两芯导线穿过连接 部内的管段和由芯轴3、第一连接管4、第二连接管5形成的连接压电陶瓷球壳7的管段到 达声学部的压电陶瓷球壳7,电信号的幅度变化导致压电陶瓷球壳7的形变，最终推动换能 器外部水介质的机械运动，实现从电能到机械能的转化。
[0035] 虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型 的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属【技术领域】 内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式 和细节上做任何修改与变化，但本实用型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限 定的范围为准。
【权利要求】
1. 一种用于海洋声学测距的换能器，与声学定位装置配合使用，包括连接部和声学部， 其中，所述连接部一端有与声学定位装置连接的接头，另一端与所述声学部固定连接，连接 后形成L型，所述连接部与所述声学部内有线缆通道。
2. 根据权利要求1所述的用于海洋声学测距的换能器，其中，所述连接部为圆柱状，其 与声学定位装置连接端的圆柱外表面预留有装配孔和密封槽。
3. 根据权利要求1所述的用于海洋声学测距的换能器，其中，所述声学部包括声波载 体和换能元件，所述声波载体为一端为半球壳一端带弯头的圆柱状，其弯头端与连接部连 接；所述换能元件封装于声波载体的半球壳内，并通过线缆通道内的电缆与声学定位装置 连接。
4. 根据权利要求3所述的用于海洋声学测距的换能器，其中，所述换能元件为内表面 和外表面均涂有电极层的压电陶瓷球壳。
5. 根据权利要求4所述的用于海洋声学测距的换能器，其中，所述压电陶瓷球壳的壳 壁厚度远远小于壳的半径。
6. 根据权利要求4所述的用于海洋声学测距的换能器，其中，所述线缆通道由所述连 接部与声学定位装置连接的接头外端连续贯通至所述压电陶瓷球壳。
7. 根据权利要求4所述的用于海洋声学测距的换能器，其中，所述压电陶瓷球壳与线 缆通道的接触面设置有吸声片。
8. 根据权利要求4所述的用于海洋声学测距的换能器，其中，所述线缆通道设置在连 接部的中心轴位置和声学部的中心轴位置。
【文档编号】G01V1/38GK203894417SQ201420262565
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】苏妍, 谢民, 林家旺, 朱耀强, 沈仁根, 蒋国军, 阮福明, 唐进, 黄德友 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司, 杭州瑞利声电技术公司