一种结点型有源水听器的制作方法

本发明涉及一种水听器，具体而言，涉及一种结点型有源水听器。

背景技术：

在水听器技术领域，目前常用的水听器是无源水听器，很少用到有源水听器。有源水听器存在很多局限性，比如，其额外的供电电池部分，不仅增加材料成本，更对现场使用、存储和密封带来了更多严苛要求，因此，受电池供电及密封要求限制，有源水听器很难得到应用和推广。

专利号为201220289417.0，名称为“一种低频水听器”的中国实用型新专利，公开了一种采用环形阻抗匹配器搭配压电陶瓷片的低频无源水听器。该低频无源水听器主要由水听器头部、电缆和插头组成，压电陶瓷片和阻抗匹配器整体注塑包裹在水听器头部内。该低频无源水听器结构较为简单，整体注塑的结构使其防水密封性较好，得到了推广应用，但是，也存在一些不足，主要表现在：(1)基于压电陶瓷片的结构，决定了其使用深度受到限制，只能在75米水深范围内使用，不能应用到200米的较深水域环境；(2)水听器头部感知到水压信号后转换为模拟量电信号，然后经电缆传导给母船仪器再进行模数转换、记录，模拟量电信号经过电缆传输，容易受到电磁干扰，最终影响检测的准确性。

技术实现要素：

本发明就是要解决现有无源水听器使用深度有限，使用电缆传输模拟量信号容易受到电磁干扰的技术问题，提供一种没有电缆传输线，直接进行信号模数转换并存储，对外进行无线数据传输，能够在更深水域使用，可实现电池无线充电的压电薄膜式结点型有源水听器。

本发明的技术方案是，包括头部感应单元，头部感应单元包括外壳，外壳内设有压电感应头，头部感应单元连接有数据处理单元，数据处理单元包括底壳，底壳设有内腔，内腔内连接有数据转换及存储电路、供电电池和数据无线传输模块，数据转换及存储电路的输入端与压电感应头连接，数据无线传输模块与数据转换及存储电路连接，供电电池的输出端与数据转换及存储电路连接；底壳与外壳连接。

优选地，底壳侧面设有无线传输窗口。

优选地，底壳的内腔连接有无线充电模块，无线充电模块与供电电池的输入端连接。

优选地，底壳的外侧底部设有充电平面，无线充电模块设置在底壳内腔的底部。

优选地，供电电池设于底壳内腔的底部。

优选地，数据无线传输模块在径向方向上靠近无线传输窗口；无线传输窗口的壁厚为2mm～3mm。

优选地，底壳的内腔连接有自动充电保护电路，无线充电模块的输出端通过自动充电保护电路与供电电池连接；底壳的内腔连接有gps定位装置和时钟授时装置。

优选地，头部感应单元的外壳的顶端设有喇叭状开口。

优选地，头部感应单元的外壳设有内腔，压电感应头通过压紧件连接在外壳内腔的中间孔内；压电感应头内部为压电薄膜，压电薄膜外部注塑有聚氨酯外护套。

本发明的有益效果是：

本发明整体为一圆柱体状结构，易于搬运、布置及回收。壳体上无对外电缆、无任何接头及开关，压电感应头采集到的水压信号直接传导给相应的数据转换及存储电路并加以存储，省去了电缆的长距离传输，不仅避免了水听器模拟量信号在电缆中传输时可能出现的串音干扰，还提高了整体的密封防水性能，能在任何水域环境中得到长时间使用，可以在200米深度的水域环境中使用，而无需担心漏水漏电情况的发生。由于本发明的水听器没有外在电缆，因此施工布线就变得简单，劳动强度得到有效降低，只需根据施工要求将电量充足的水听器布置到预定地点即可，在长时间的信号采集之后再根据gps位置或者标记线进行回收即可。

本发明内部自带无线充电模块，只需与外部无线充电设备的平面叠放在一起即可实现自动充电和断电保护。内部还自带无线数据传输模块，只需将外部无线接收设备靠近圆柱体的无线传输窗口并启动相应的无线传输程序，就可将内部存储的数字量数据快速导出。这样，整个装置的外壳上就没有任何数据接口、电源接口等开口，避免了漏水故障的发生。

质量较重的供电电池被设置在底壳的下部，以确保有源水听器的重心很低，使水听器在海水中布置时，压电感应头始终能朝向上，既利于有源水听器的采集状态也便于使用后的码放。底壳的底部为充电平面，无线充电模块被安装在底壳的底部内侧，紧贴底平面，当充电平面靠近或安放在外部无线充电设备上时，外部无线充电设备即自动开始为无线充电模块充电，当供电电池充满电量时，自动充电保护电路自动切断无线充电模块的电路结束充电，底壳上没有任何开关或按钮。

附图说明

图1是结点型有源水听器的结构示意图；

图2是结点型有源水听器的剖视图；

图3是数据处理单元中各模块的电路连接示意图；

图4是无线充电模块和供电电池之间连接自动充电保护电路的示意图。

图中符号说明：

1.头部感应单元，2.数据处理单元，3.数据转换及存储电路，4.供电电池，5.数据无线传输模块，6.无线充电模块，7.gps定位装置和时钟授时装置，8.外部无线充电设备，9.外部无线接收设备，11.改性尼龙外壳，12.压电感应头，13.压紧件，14.压电薄膜，15.聚氨酯外护套，16.引线，17.不锈钢螺钉，18.o型密封圈，19.提绳，21.底壳，22.充电平面，23.无线传输窗口，61.自动充电保护电路。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-3所示，结点型有源水听器整体呈圆柱体状，自上往下分为头部感应单元1、数据处理单元2两部分。数据处理单元2包括底壳21，底壳21内连接有数据转换及存储电路3、供电电池4、数据无线传输模块5和无线充电模块6。

头部感应单元1包括改性尼龙外壳11和压电感应头12，压紧件13通过螺纹与改性尼龙外壳11相连接并将压电感应头12压紧固定在改性尼龙外壳11内腔的中间孔内，压紧件13还起到密封防水和保护的作用。压电感应头12内部为压电薄膜14，压电薄膜14外部注塑有聚氨酯外护套15。压电感应头12的底部处有两根或三根引线16将压电薄膜14与数据处理单元2相连。

外壳11外侧连接有提绳19，提绳19的作用是方便有源水听器的搬运和布置。外壳11的顶端开口为喇叭状开口，能够使水中的水压信号快速、有效地传导到压电感应头12上。

外壳11通过不锈钢螺钉17与数据处理单元2的底壳21的上部开口固定连接，底壳21内壁和外壳11外壁之间连接有起密封防水作用的o型密封圈18。

数据转换及存储电路3、供电电池4以及附属的数据无线传输模块5和无线充电模块6等均安装在数据处理单元2的底壳21内腔中。数据转换及存储电路3的输入端与引线16连接。数据无线传输模块5与数据转换及存储电路3连接，供电电池4的输出端与数据转换及存储电路3连接，无线充电模块6与供电电池4的输入端连接。

质量较重的供电电池4被设置在底壳21内腔的底部，以确保有源水听器的重心很低，使压电感应头12在水中始终向上，既利于有源水听器的采集状态也便于用后的码放。底壳21的外侧底部为充电平面22，无线充电模块6被安装在底壳21内腔的底部，紧贴内腔底部平面，当充电平面22靠近或放置在外部无线充电设备8上时，外部无线充电设备8即自动开始通过无线充电模块6给供电电池4充电。

在底壳21内腔安装自动充电保护电路61，如图4所示，无线充电模块6的输出端通过自动充电保护电路61与供电电池4连接。当供电电池4充满电量时，自动充电保护电路61自动切断无线充电模块6的电路，结束充电。

在底壳21内腔安装gps定位装置和时钟授时装置7，能够实现gps定位功能。

供电电池4用来给各用电模块提供电源，供电电池4的电压输出端分别与数据转换及存储电路3、数据无线传输模块5、无线充电模块6、自动充电保护电路61、gps定位装置和时钟授时装置7连接。

底壳21上没有任何开关或按钮。底壳21的材质是改性尼龙。

在底壳21侧面加工一个无线传输窗口23，数据无线传输模块5在径向方向上靠近无线传输窗口23。底壳21整体的壁厚是5mm左右，无线传输窗口23的壁厚比底壳21其他部位的壁厚要小，在2mm～3mm范围内，这样有利于信号传输给外部无线接收设备9。设置无线传输窗口23，只是此处壁厚变了，不影响底壳21的整体密封性能。此外，因为水听器整体是圆柱体状，操作者在使用水听器时，无线传输窗口23还起到标记作用，很容易通过无线传输窗口23来识别数据无线传输模块5所在位置，便于放置外部无线接收设备。

头部感应单元1将采集到的水压信号转换成模拟量电信号，模拟量电信号通过引线16传输给数据转换及存储电路3，数据转换及存储电路3将接收到的模拟量电信号转换成数字信号并存储。

当有源水听器采集信号结束后，可以将外部无线接收设备9靠近底壳21上的无线传输窗口23，数据转换及存储电路3存储的数字量数据就通过数据无线传输模块5快速导出经过无线传输窗口23给外部无线接收设备9。