24、螺纹轴头20-6，与过纤槽20-2和过纤槽20-4连通的器件槽20_3安放耦合器19，光滑台阶20_1安放上挡板8和声屏蔽壳9，在声屏蔽壳9上设有卡槽9-2，过油接头13从声屏蔽壳9的卡槽9-2穿过后插入支撑芯轴20上的过油孔20-5，在声屏蔽壳9外部设有台阶9_1安置静压感受臂12，静压感受臂12与声屏蔽壳9外侧一起形成第一油室11，在内气腔24内部过油孔20-5两侧分别放置活塞18和螺帽16，活塞18、螺帽16、内气腔24三者形成一个第二油室17，第二油室17与第一油室11通过过油接头13连通，第二油室17与第一油室11充满硅油，支撑芯轴20的螺纹轴头20-6连接下挡板14 ;光纤5的上端依次穿过气臂上托盖23上的过纤槽23-1、敏感弹性气臂芯轴3的带螺纹的上轴头3-1的过纤槽3_7后与水密光缆I连接，光纤5的下端依次通过气臂下托盖7上的过纤槽7-1、支撑芯轴20上的过纤槽20-2与耦合器19和反射镜10连接，耦合器19通过支撑芯轴20上的过纤槽20_4与外部水密光缆15连接；所述的活塞18、过油接头13、敏感弹性气臂4和静压感受臂12均采用聚氨酯弹性体制成，光缆硫化接头2、敏感弹性气臂芯轴3、气臂上托盖23、气臂下托盖7、保护外壳6、支撑芯轴20、声屏蔽壳9、上挡板8、下挡板14、螺帽16均采用不锈钢材料制成；支撑芯轴20的内气腔24与敏感弹性气臂芯轴3的内气腔24相通，并且尺寸相同，活塞18可以根据水听器外部静水压力在两个气腔内运动来自动平衡气腔内的压力；为确保气密性，所有螺纹都需涂覆螺纹胶后再进行连接，所有聚氨酯材料与不锈钢构件结合处均进行硫化处理；为确保水密性，光缆I与光缆硫化接头2和水密光缆15与下挡板14连接处采用硫化处理。
[0018]工作时，水听器探头所承受的静水压力随着入水深度的增加不断增大，静压感受臂12在受到压力后变形挤压第一油室11和第二油室17内的硅油，硅油受挤压后推动活塞16运动，活塞16开始压缩外气腔22和内气腔24内的空气，当活塞一侧的内气腔24和外气腔22的气体压力与当前水压相等时，活塞16停止运动，此时水听器外气腔22和内气腔24的压力与水听器所在深度的水压力相平衡，当水听器的入水深度减小时，外气腔22和内气腔24的气压大于当前水压，外气腔22和内气腔24的空气推动活塞16压缩第一油室11和第二油室17内的硅油直到第一油室11和第二油室17内的液压与气压相平衡，活塞16停止运动，采用这种自动调整气腔压力的方式保证了外气腔22气压在水听器下放深度变化时始终保持与相应深度的水压平衡，从而使外气腔22不会因为外部压力变化而变化，保证了敏感弹性气臂4在没有声波作用时不发生形变，进而保证了绕在其上的光纤5长度不会发生变化。
[0019]当声波作用于敏感弹性气臂4时，敏感弹性气臂4发生变形，在同一声信号下，敏感弹性气臂4的变形量不会随入水深度而变化，绕在其上的光纤5的长度在不同深度下的改变量相同，由此引起的折射率的变化和光程相同，从而引起干涉状态的相位变化相同，水听器灵敏度相同。本发明水听器探头与现有技术相比，通过采用自动平衡气腔压力的方式，使敏感弹性气臂4不会因静水压力变化而变形，从而保证光纤水听器在不同水深下灵敏度相同，这将使气背式芯轴结构的干涉光纤水听更具有可应用性，特别是光纤水听器成阵使用时，水听器在不同深度对同一强度的声信号输出保持一样，提高了水听器输出的一致性，降低了算法复杂度，并能提高测量精度。
[0020]本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种自平衡抗静压气背芯轴式干涉光纤水听器探头，其特征在于包括水密光缆(I)、光缆硫化接头(2)、敏感弹性气臂芯轴(3)、敏感弹性气臂(4)、光纤(5)、保护外壳(6)、气臂下托盖(7)、上挡板(8)、声屏蔽壳(9)、第一油室(11)、静压感受臂(12)、螺帽(16)、第二油室(17)、活塞(18)、支撑芯轴(20)、聚氨酯弹性体(21)、外气腔(22)、内气腔(24)密光缆(I)与光缆硫化接头(2) —端固定连接，敏感弹性气臂芯轴(3)为中空的阶梯轴，一端与光缆硫化接头(2)另一端相连，敏感弹性气臂(4)为圆柱状，气臂下托盖(7)为圆环状，敏感弹性气臂(4)、气臂下托盖(7)从敏感弹性气臂芯轴(3)另一端依次套到敏感弹性气臂芯轴(3)，形成外气腔(22)，光纤(5)绕至敏感弹性气臂(4)外表面，保护外壳(6)覆盖光纤(5)，聚氨酯弹性体(21)填充在保护外壳(6)与光纤(5)之间，支撑芯轴(20)、静压感受臂(12)均为圆筒状，支撑芯轴(20)外壁设有器件槽且一端设有过油孔，没有过油孔一端与敏感弹性气臂芯轴(3)另一端固定连接，上挡板(8)、声屏蔽壳(9)、静压感受臂(12)依次套入至支撑芯轴(20)没有过油孔一端，形成第一油室(11)，第一油室(11)中注有硅油，活塞(18)安装在敏感弹性气臂芯轴(3)的通孔内，形成内气腔(24)，螺帽(16)与支撑芯轴(20)设有过油孔一端固定连接，形成第二油室(17);当光纤水听器周围的水压增大时，静压感受臂(12)向轴心方向挤压第一油室(11)，第一油室(11)中的硅油流向第二油室(17)，推动活塞(18)挤压内气腔(24)直至内气腔(24)、外气腔(22)气压与光纤水听器周围的水压相等，当光纤水听器周围的水压减小时，内气腔(24)、外气腔(22)气压推动活塞(18)挤压硅油从第一油室(11)流至第二油室(17)，直至内气腔(24)、外气腔(22)气压与光纤水听器周围的水压相等，使聚氨酯弹性体(21)、敏感弹性气臂(4)不因为光纤水听器周围的水压增大或减小而发生变形，聚氨酯弹性体(21)接收声波后与敏感弹性气臂(4)对声波进行增敏，带动光纤(5)振动，使光纤(5)内部传输的光波相位发生变化，外部水听器解调系统通过解调光纤(5)内部传输的光波的相位得到声波信号。2.根据权利要求1所述的一种自平衡抗静压气背芯轴式干涉光纤水听器探头，其特征在于:所述的敏感弹性气臂(4)、静压感受臂(12)、活塞(18)为聚氨酯弹性体材料。3.根据权利要求1或2所述的一种自平衡抗静压气背芯轴式干涉光纤水听器探头，其特征在于:所述的光缆硫化接头(2)、敏感弹性气臂芯轴(3)、保护外壳(6)、气臂下托盖(7)、上挡板(8)、声屏蔽壳(9)、螺帽(16)、支撑芯轴(20)为不锈钢材料。
【专利摘要】一种自平衡抗静压气背芯轴式干涉光纤水听器探头，包括光缆硫化接头(2)、敏感弹性气臂芯轴(3)、敏感弹性气臂(4)、光纤(5)、保护外壳(6)、气臂下托盖(7)、上挡板(8)、声屏蔽壳(9)、第一油室(11)、静压感受臂(12)、螺帽(16)、第二油室(17)、活塞(18)、支撑芯轴(20)、聚氨酯弹性体(21)、外气腔(22)、内气腔(24)，当光纤水听器周围的水压变化时，通过保持气腔气压与水压相等使敏感弹性气臂(4)不因为水压增大而发生变形。本发明水听器与现有技术相比，克服了输出的声波信号容易受水深影响的缺陷，提高了水听器的可靠性与测量精度，可以更好的应用在工程实际当中。
【IPC分类】G01H9/00
【公开号】CN105115586
【申请号】CN201510284396
【发明人】李振, 郝良彬, 王海亮, 何哲玺, 张磊, 王学锋, 于文鹏, 路书祥
【申请人】北京航天控制仪器研究所
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年5月28日