一种温差型声矢量传感器

本发明涉及声矢量传感装置领域，具体涉及一种温差型声矢量传感器。

背景技术：

1、对声场的完整描述包含标量声压和矢量质点振速信息两部分。同时检测标量声压和矢量振速信息，有助于提高声检测系统的线谱检测能力、抗相干干扰能力以及抗各向同性噪声的能力，在声源识别与方向定位技术中具有重要意义。声矢量传感器是声检测技术领域重点发展的重要工具之一。

2、热温差式声矢量传感器在空气声和水声矢量测量领域被认为是很有前景的一类声矢量传感器。现有常用的热温差式声矢量传感器的设计原型来自于热温差型微流量计，结构上由两根平行排列、不相互接触的铂电阻丝组成，铂电阻丝在的电流作用下加热到稳定温度，并在周围空间形成对称的温度不均匀场，声质点的振速将引起两根铂电阻丝表面的温度变化。利用铂丝的电阻对温度敏感的特性，可检测出两根铂电阻丝的温度变化，进而解算出声质点的振速信息。

3、但是由于温度传感器(热阻丝)长期工作于高温状态，会产生热噪声，因此噪声水平较高；而且由电加热的铂电阻产生的空间温度场分布主要由热扩散决定，温度梯度场存在不可控及非均匀等问题，进而导致输出响应的灵敏度不高、输出信号存在非线性等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种温差型声矢量传感器，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高声矢量传感器的检测精度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种温差型声矢量传感器，包括传感器本体、温度梯度场发生器、信息处理设备和两个温度传感器，所述传感器本体内开设有检测腔，所述传感器本体两端开设有用于将所述检测腔与外部连通的透声窗口，所述传感器本体用于阻隔声信号传递至所述检测腔内，所述透声窗口用于将声信号传递至所述检测腔内，所述温度梯度场发生器固定设置在所述检测腔中部，所述温度梯度场发生器包括热绝缘件和两个半导体制冷片，两个所述半导体制冷片固定设置在所述热绝缘件相对的两个侧面上，两个所述半导体制冷片的冷端和热端朝向相反，所述热绝缘件的上侧和下侧均各设置一个所述温度传感器，所述制冷部和所述温度传感器均与所述信息处理设备信号连接。

4、优选的，两个所述半导体制冷片平行设置在同一平面内，一个所述半导体制冷片的冷端与另一个半导体的热端设置在同一平面内。

5、优选的，所述半导体制冷片与所述信息处理设备连接，所述信息处理设备用于为所述半导体制冷片供电。

6、优选的，所述传感器本体的内表面开设有两个相对的固定槽，所述温度梯度场发生器相对的两个侧面均各固定设置在一个所述固定槽内。

7、优选的，各所述温度传感器与所述热绝缘件的设置距离相同。

8、优选的，所述传感器本体由阻声材料制成。

9、优选的，所述透声窗口上设置有用于封闭所述透声窗口的透声件，所述透声件由透声材料制成。

10、优选的，所述检测腔内完全填充有介质体。

11、优选的，所述介质体为气体介质体。

12、优选的，所述介质体为液体介质体。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、本发明提供的温差型声矢量传感器，包括传感器本体、温度梯度场发生器、信息处理设备和两个温度传感器，传感器本体内开设有检测腔，传感器本体两端开设有用于将检测腔与外部连通的透声窗口，传感器本体用于阻隔声信号传递至检测腔内，透声窗口用于将声信号传递至检测腔内，温度梯度场发生器固定设置在检测腔中部，温度梯度场发生器包括热绝缘件和两个半导体制冷片，两个半导体制冷片固定设置在热绝缘件相对的两个侧面上，两个半导体制冷片的冷端和热端朝向相反，热绝缘件的上侧和下侧均各设置一个温度传感器，制冷部和温度传感器均与信息处理设备信号连接。利用冷热端的温差形成强制温度梯度场，带来了温度梯度更大，且均匀性更好的效果；温度传感器工作于常温环境，热噪声得到明显改善，从而提高高声矢量传感器的检测精度。

技术特征：

1.一种温差型声矢量传感器，其特征在于：包括传感器本体、温度梯度场发生器、信息处理设备和两个温度传感器，所述传感器本体内开设有检测腔，所述传感器本体两端开设有用于将所述检测腔与外部连通的透声窗口，所述传感器本体用于阻隔声信号传递至所述检测腔内，所述透声窗口用于将声信号传递至所述检测腔内，所述温度梯度场发生器固定设置在所述检测腔中部，所述温度梯度场发生器包括热绝缘件和两个半导体制冷片，两个所述半导体制冷片固定设置在所述热绝缘件相对的两个侧面上，两个所述半导体制冷片的冷端和热端朝向相反，所述热绝缘件的上侧和下侧均各设置一个所述温度传感器，所述制冷部和所述温度传感器均与所述信息处理设备信号连接。

2.根据权利要求1所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：两个所述半导体制冷片平行设置在同一平面内，一个所述半导体制冷片的冷端与另一个半导体的热端设置在同一平面内。

3.根据权利要求2所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：所述半导体制冷片与所述信息处理设备连接，所述信息处理设备用于为所述半导体制冷片供电。

4.根据权利要求1所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：所述传感器本体的内表面开设有两个相对的固定槽，所述温度梯度场发生器相对的两个侧面均各固定设置在一个所述固定槽内。

5.根据权利要求1所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：各所述温度传感器与所述热绝缘件的设置距离相同。

6.根据权利要求1所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：所述传感器本体由阻声材料制成。

7.根据权利要求1所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：所述透声窗口上设置有用于封闭所述透声窗口的透声件，所述透声件由透声材料制成。

8.根据权利要求7所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：所述检测腔内完全填充有介质体。

9.根据权利要求8所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：所述介质体为气体介质体。

10.根据权利要求8所述的温差型声矢量传感器，其特征在于：所述介质体为液体介质体。

技术总结
本发明公开了一种温差型声矢量传感器，涉及声学检测设备领域，包括传感器本体、温度梯度场发生器、信息处理设备和两个温度传感器，传感器本体内开设有检测腔，传感器本体两端开设有用于将检测腔与外部连通的透声窗口，传感器本体用于阻隔声信号传递至检测腔内，透声窗口用于将声信号传递至检测腔内，温度梯度场发生器固定设置在检测腔中部，温度梯度场发生器包括热绝缘件和两个半导体制冷片，两个半导体制冷片固定设置在热绝缘件相对的两个侧面上，两个半导体制冷片的冷端和热端朝向相反，热绝缘件的上侧和下侧均各设置一个温度传感器，制冷部和温度传感器均与信息处理设备信号连接。本发明中的温差型声矢量传感器，能够提高声矢量传感器的检测精度。

技术研发人员：杨大鹏,郑凡,杨泓渊,王琦玮,闫佳颀,鞠宸浩
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16