水声传感器的制作方法

本发明属于水声探测技术领域，具体涉及一种水声传感器。

背景技术：

传感器是一种测量装置，它能感受或响应规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出，以满足信息的转换、传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。压电陶瓷传感器的主要工作原理是正压电效应，由于经过外力作用后，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷传感器主要用于加速度、压力和振动等各种物理量及其变化的测量。

常规的压电陶瓷传感器通常采用片状、柱状或圆管装结构，由于压电陶瓷材料质地比较硬脆，以及极化处理的要求，使得压电陶瓷元件较难以制作成较大结构尺寸，即使在大结构尺寸下，也很难获得性能参数的一致性，使其应用受到很大限制。由于结构尺寸的限制，使得压电陶瓷传感器的谐振频率比较高，尤其在水声领域的应用。

海洋地震勘探需要高灵敏低频水声传感器器，在满足灵敏度要求下，导致传感器的结构尺寸过大，而小尺寸的灵敏度太低，需要较大传感器阵列来满足要求，这无形之中增加了成本和勘探的难度，较多数量的传感器易导致传感器参数的一致性较差，给后期的数据处理带来一定的难度。

技术实现要素：

本发明提供一种多个压电陶瓷柱结构的水声传感器，解决现有技术中水声传感器难以制作成大结构尺寸，灵敏度低，低频段信号接收不良的技术问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

水声传感器，包括一个顶部带有密封盖的柱状空心骨架体，在骨架体的内部中段设有分隔板，分隔板的中央位置设置有过线孔，分隔板将骨架体分隔为上腔和下腔，在上腔内设置适配器，下腔内设置压电陶瓷振子，压电陶瓷振子通过导线连接适配器，适配器通过导线连接接线端子，接线端子穿设在密封盖的接线端子安装孔内并伸出接线端头，在所述骨架体的下腔位置上开设有透声孔；

所述的压电陶瓷振子包括上壳体和下壳体，上壳体贴设在分隔板的下端面，在上壳体和下壳体之间设置左覆板和右覆板，左覆板通过螺钉组密封覆设在上壳体和下壳体外，右覆板通过其外部的压板和螺钉组密封嵌设在上壳体和下壳体之间，右覆板和上壳体、下壳体之间通过密封圈装置密封，在左覆板和右覆板的内侧分别贴设左极板和右极板，左极板和右极板之间等间隔设置多个压电陶瓷柱；右极板与上壳体、下壳体之间均安装有弹性顶紧装置；所述的上壳体、下壳体、左极板、右极板和密封圈装置之间形成密闭空腔；密闭空腔内填充干燥的空气或不导电的多孔隙弹性材料；

在上壳体上设置有一对穿线孔，穿线孔内分别穿设导线，导线的一端分别与左极板和右极板的顶端连接，导线的另一端连接所述的适配器。

所述的多个压电陶瓷柱均为实心柱状或空心管状的圆柱形或多边形；多个压电陶瓷柱与左极板、右极板垂直或倾斜安装，倾斜安装的角度范围在0度到30度。

所述的适配器为多匝线圈或集成电路结构形式，适配器带有电容调节装置、输入端子和输出端子。

所述的骨架体、左覆板、右覆板、上壳体和下壳体均为电绝缘材料。

本发明的有益效果：

1.本发明的水声传感器，采用多个压电陶瓷柱振子与适配器连接，具有大结构、灵敏度高、低频率、安装制作方便等优点；

2.本发明在低频方面，克服了传统压电陶瓷片较难制成大尺寸结构的问题，保证了多个压电陶瓷柱参数的一致性，提高低频信号的灵敏度，实现较大频响范围；

3.本发明的压电陶瓷柱能够承受较大压力，可以应用于高压力场合下信号的检测，尤其应用于深水区域的水声探测。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为压电陶瓷振子的结构示意图；

图3为骨架体的结构示意图；

图4为适配器的结构示意图；

图中，

1-密封盖；

2-骨架体；

3-适配器，301-电容调节装置，302-输入端子，303-输出端子；

4-压电陶瓷振子，401-上壳体，402-下壳体，403-左覆板，404-右覆板，405-螺钉组，406-压板，407-密封圈装置，408-左极板，409-右极板，410-压电陶瓷柱，411-弹性顶紧装置；

5-接线端子；

6-分隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明：

参照图1-图4所示的一种水声传感器，包括一个顶部带有密封盖1的柱状空心骨架体2，在骨架体2的内部中段设有分隔板6，分隔板6的中央位置设置有过线孔，分隔板6将骨架体分隔为上腔和下腔，在上腔内设置适配器3，下腔内设置压电陶瓷振子4，压电陶瓷振子4通过导线连接适配器3，适配器3通过导线连接接线端子5，接线端子5穿设在密封盖1的接线端子安装孔内并伸出接线端头，在所述骨架体2的下腔位置上开设有透声孔201；

所述的压电陶瓷振子4包括上壳体401和下壳体402，上壳体401贴设在分隔板6的下端面，在上壳体401和下壳体402之间设置左覆板403和右覆板404，左覆板403通过螺钉组405密封覆设在上壳体401和下壳体402外，右覆板404通过其外部的压板406和螺钉组405密封嵌设在上壳体401和下壳体402之间，右覆板404和上壳体401、下壳体402之间通过密封圈装置407密封，该密封圈装置407可以是密封圈也可以是密封胶；在左覆板403和右覆板404的内侧分别贴设左极板408和右极板409，左极板408和右极板409之间等间隔设置多个压电陶瓷柱410；右极板409与上壳体401、下壳体402之间均安装有弹性顶紧装置411，通过螺钉组405、压板406和弹性顶紧装置411使右极板409与多个压电陶瓷柱410紧密连接；所述的上壳体401、下壳体402、左极板408、右极板409和密封圈装置407之间形成密闭空腔，该密闭空腔形成共振腔，以保证传感器的谐振频率稳定；密闭空腔内填充干燥的空气或不导电的多孔隙弹性材料；

在上壳体401上设置有一对穿线孔，穿线孔内分别穿设导线，穿线孔内填充密封胶，保证密闭空腔不发生漏气；导线的一端分别与左极板408和右极板409的顶端连接，导线的另一端连接所述的适配器3。

所述的多个压电陶瓷柱410均为实心柱状或空心管状的圆柱形或多边形；多个压电陶瓷柱410与左极板408、右极板409垂直或倾斜安装，倾斜安装的角度范围在0度到30度。

所述的适配器3为多匝线圈或集成电路结构形式，适配器3带有电容调节装置301、输入端子302和输出端子303。

所述的骨架体2、左覆板403、右覆板404、上壳体401和下壳体402均为电绝缘材料。

本发明的工作过程如下：

在水下进行水声检测时，本水声传感器安装于密闭的仪器壳体或拖缆中，液体中的振动信号通过水压传播，引起压电陶瓷振子4的振动，在压电陶瓷柱410的两端产生电势，经过适配器3的变换，然后通过接线端子5将电信号输出。适配器3与压电陶瓷振子4组成谐振回路，以改变传感器的接收频带宽度。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。