一种压力补偿式深海水听器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种压力补偿式深海水听器的，多个压电陶瓷圆管按照一定间距连接，相邻压电陶瓷圆管之间设置有柔性去耦结构用于去耦，通过固定螺杆连接构成水听器，水听器的一端采用密封引线结构连接引出电缆形成电缆头，水听器的另一端采用滑动活塞密封构成压力自补偿结构，水听器外部包覆有硫化橡胶外壳，内部充有油性的非导电填充液体，在不同压力下，密封滑动活塞产生位移，自动调节压力平衡。本发明有益的效果：内部充油性的非导电填充液体，根据使用深度，水听器能够自动调节内外压力平衡，满足各种水深条件下声学信号接收，水听器耐压性能高、使用便捷、深水声性能优越，制作工艺简单可靠。
【专利说明】一种压力补偿式深海水听器
【技术领域】
[0001]本发明涉及水声换能器和海洋环境测量领域，主要是一种压力补偿式深海水听器。
【背景技术】
[0002]目前，国内深海探测仪器非常匮乏，尤其是用于海洋开发和海洋勘探宽带水声接收器。自2010年?2013年，通过“深海剖面仪”项目的研宄，研制了一种压力补偿式深海接收水听器，性能优异，可靠性高，达到了主要指标如下:水听器耐静水压能力超过65MPa，可工作水深达到6000m，在不同的水深条件下水听器内外压力自行调节平衡，工作频段(3kHz?20kHz)接收声压灵敏度高，响应平坦，能满足军事上和民用上的需求，具有重要意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的问题，而提供一种压力补偿式深海水听器。深水用圆管水听器带自动压力补偿系统，内部充油性的非导电填充液体，根据使用深度，水听器能够自动调节内外压力平衡，满足各种水深条件下声学信号接收，水听器耐压性能高、使用便捷、深水声性能优越，制作工艺简单可靠。
[0004]本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种压力补偿式深海水听器的，多个压电陶瓷圆管按照一定间距连接，相邻压电陶瓷圆管之间设置有柔性去耦结构用于去耦，通过固定螺杆连接构成水听器，水听器的一端采用密封引线结构连接引出电缆形成电缆头，水听器的另一端采用滑动活塞密封构成压力自补偿结构，水听器外部包覆有硫化橡胶外壳，内部充有油性的非导电填充液体，在不同压力下，密封滑动活塞产生位移，自动调节压力平衡。
[0005]作为优选，多个压电陶瓷圆管之间的连接方式根据需要做并联或串联连接，用于获得最佳声学性能。
[0006]作为优选，所述的柔性去耦结构包括去耦结构主体和去耦橡胶，去耦结构主体的材料采用硬铝，去耦橡胶与压电陶瓷圆管相接触。
[0007]本发明的有益效果为:采用硅油作为非导电填充液体，从压力自补偿结构端注入水听器内腔，利用O型圈动密封结构，自动实现水听器内部液体与外部液体压力平衡。水听器耐静水压能力超过65MPa，可工作水深达到6000m，在不同的水深条件下水听器内外压力自行调节平衡，工作频段(3kHz?20kHz)接收声压灵敏度高，响应平坦，能满足军事上和民用上的需求，具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的结构示意图。
[0009]图2为本发明的复合去耦结构示意图。 图3为灵敏度曲线图。
[0010]附图标记说明:电缆头1、压力自补偿结构2、密封引线结构3、压电陶瓷圆管4、柔性去耦结构5、硫化橡胶外壳6、固定螺杆7、非导电填充液体8、去耦结构主体9、去耦橡胶10。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明:
[0012]如图1所示，这种压力补偿式深海水听器的，多个压电陶瓷圆管4按照一定间距连接，相邻压电陶瓷圆管4之间设置有柔性去耦结构5用于去耦，通过固定螺杆7连接构成水听器，压电陶瓷圆管4的尺寸和数量可根据实际水听器尺寸需要变更(本实施例采用14个“PZT - 5”型径向极化压电陶瓷圆管4)，多个压电陶瓷圆管4之间的连接方式根据需要做并联或串联连接，用于获得最佳声学性能。水听器的一端采用密封引线结构3连接引出电缆形成电缆头1，水听器的另一端采用滑动活塞密封构成压力自补偿结构2，水听器外部包覆有硫化橡胶外壳6，内部充有油性的非导电填充液体8，在不同压力下，密封滑动活塞产生位移，自动调节压力平衡。
[0013]如图2所示，所述的柔性去耦结构5包括去耦结构主体9和去耦橡胶10，去耦结构主体9的材料采用硬铝，去耦橡胶10与压电陶瓷圆管4相接触，即与压电陶瓷圆管接触面材料为去耦橡胶，此去耦材料结构简单，装配时操作方便，水听器成形后接收灵敏度平滑。
[0014]本发明的水听器有14只“PZT - 5”型径向极化压电陶瓷圆管，极化方式分为内正外负和内负外正两种，电连接方式为每两个压电陶瓷圆管作为一组先并联连接，然后7组压电陶瓷圆管再串联连接。压电陶瓷圆管之间采用含金属支撑的橡胶柔性去耦结构5过渡，通过固定螺杆7将压力自补偿结构、陶瓷圆管、柔性去耦结构和密封引线结构连接为一个整体圆柱形。圆柱形外圈采用硫化橡胶外壳密封，水听器内部形成一个密闭空腔。水听器自带压力补偿结构，耐净水压力超过65Mpa，可在水下6000m内可靠工作。
[0015]水听器结构件采用材料密度较小并且压力补偿结构方式简单，使用计算机辅助设计软件进行优化设计。在相同工作深度和接收声压灵敏度下，水听器尺寸和重量都很小。
[0016]接收灵敏度平滑:水听器耐静水压能力超过65MPa，可工作水深达到6000m，在不同的水深条件下水听器内外压力自行调节平衡，工作频段(3kHz?20kHz)接收声压灵敏度高，响应平坦，灵敏度曲线图3所示，能满足军事上和民用上的需求，具有重要意义。
[0017]本发明的目的是克服现有水听器耐压技术的不足，利用动密封平衡设计，实现水听器深水工作，工艺可靠，外形尺寸、谐振频率可根据需要调整。
[0018]步骤一:结构形式确定:水听器结构形式采用圆柱筒形状，圆柱的长度和直径可根据设计需要调整，圆柱筒的一端作为电缆引出端，另一端作为动密封压力平衡端，圆柱筒内部填充非导电填充液体(比如硅油)，通过动密封端部实现圆筒内部液体与外部海水的压力平衡，实现深水条件下稳定工作。
[0019]步骤二:根据最大尺寸要求确定水听器的外形尺寸，优化结构参数。
[0020]步骤三:根据工作频率和工作水深要求，确定压电陶瓷圆管参数。
[0021]步骤四:依据具体使用要求，压电陶瓷圆管在长度方向上可调整具体数量和串、并联连接方式，以获得特定的垂直指向性开角和接收灵敏度响应。
[0022]步骤五:根据具体使用要求，在横向尺寸允许的范围内，将一定数量的水听器在水平方向排列成阵，可获得特定的水平指向性开角和接收灵敏度响应。
[0023]通过以上步骤，理论上确定水听器的结构参数及各种声学参数。
[0024]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种压力补偿式深海水听器的，其特征在于:多个压电陶瓷圆管(4)按照一定间距连接，相邻压电陶瓷圆管(4)之间设置有柔性去耦结构(5)用于去耦，通过固定螺杆(7)连接构成水听器，水听器的一端采用密封引线结构(3)连接引出电缆形成电缆头(1)，水听器的另一端采用滑动活塞密封构成压力自补偿结构(2)，水听器外部包覆有硫化橡胶外壳(6)，内部充有油性的非导电填充液体(8)，在不同压力下，密封滑动活塞产生位移，自动调节压力平衡。
2.根据权利要求1所述的压力补偿式深海水听器的，其特征在于:多个压电陶瓷圆管(4)之间的连接方式根据需要做并联或串联连接，用于获得最佳声学性能。
3.根据权利要求1所述的压力补偿式深海水听器的，其特征在于:所述的柔性去耦结构(5)包括去耦结构主体(9)和去耦橡胶(10)，去耦结构主体(9)的材料采用硬铝，去耦橡胶(10)与压电陶瓷圆管(4)相接触。
【文档编号】H04R1/44GK104486705SQ201410612830
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】朱伟敏, 刘强, 沈铁东, 朱强, 孔海防 申请人:中国船舶重工集团公司第七一五研究所