專利名稱：高分辨率微型電容式矢量水聽器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在液體中(主要是水中)作聲學(xué)測量的電聲接收換能器，主要是提高潛艇、反潛艇、海防雷達(dá)在超靜音狀態(tài)下的接收監(jiān)聽監(jiān)測的分辨能力。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外采用水聽器，主要是傳統(tǒng)的壓電式水聽器作為標(biāo)準(zhǔn)水聽器(壓電加速度計(jì))。對于在超靜音狀態(tài)下的分辨能力低，準(zhǔn)確度相對差一些。主要技術(shù)指標(biāo)；靈敏度 (分辨率)-180 -200dB。靈敏度不均勻性士2dB。動態(tài)范圍60dB。準(zhǔn)確度(精度)彡士0. 5dB (彡I 士 2. 5| % )。從技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)在來看應(yīng)該屬于普通等級。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的高分辨率微型電容式矢量水聽器，克服了上述不足問題，提供一種新型高分辨率微型電容式矢量水聽器。主要技術(shù)指標(biāo)；靈敏度(直流分辨率) ±120dB(|±lX10-6|V)。靈敏度不均勻性彡I 士0. 2dB|。使用環(huán)境溫度在_40°C 55°C 之間變化時(shí)、有效動態(tài)范圍160dB。準(zhǔn)確度(精度)彡I 士0.002 |dB (彡I 士0.01|%)。 從技術(shù)指標(biāo)來看已經(jīng)達(dá)到軍品等級。本發(fā)明的高分辨率微型電容式矢量水聽器為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是； 換能器擺動片采用高精度“硅微”加工工藝技術(shù)，擺動片兩邊的中心外側(cè)鍍有金屬的電容極板，將兩個磁力零位平衡線圈分別粘貼在換能器擺動片兩邊的中心位置，并分別固定安裝在兩個力矩器里與運(yùn)算放大電路一起裝入殼體內(nèi)，整個矢量水聽器外形為園柱形，聲吶信號通過換能器轉(zhuǎn)換成電信號，電信號通過運(yùn)算放大電路進(jìn)行放大。為了克服重力場對零位的影響，采用了零位平衡控制電路。所述換能器為園形兩組零位平衡線圈和一個園形的石英電容極板擺動片采用特制膠沾合成一體，石英電容極板擺動片采用的材料為石英玻璃SiO2,電容極板鍍的材料為黃金K9999。所述力矩器為園柱E形永久磁鋼。所述殼體為園柱形，外形最小尺寸為Φ25. 5mmX32mm，不銹鋼材料lCrl8Ni9Ti。所述運(yùn)算放大電路為伺服電路。所述零位平衡控制電路為電子自舉電路。本發(fā)明的高分辨率微型電容式矢量水聽器采用的工作原理；同時(shí)采用兩個力矩器，將換能器上的兩組磁力零位平衡線圈分別安裝在兩個力矩器內(nèi)，兩組磁力線圈在兩個力矩器內(nèi)起到零位平衡擺動片的作用，為了克服重力場對零位的影響，采用了零位平衡控制電路，使換能器的石英電容極板擺動片始終保持在擺動狀態(tài)(即零位狀態(tài))，這樣矢量水聽器在同一軸向內(nèi)就有兩個方向的輸出矢量電壓值，聲吶信號通過換能器轉(zhuǎn)換成電信號，電信號通過運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，放大器輸出為正或負(fù)的矢量脈沖電壓波，正或負(fù)的矢量電壓值和脈沖寬度分別代表聲吶信號的方向和距離。


圖1表示高分辨率微型電容式矢量水聽器輸出的正或負(fù)的矢量脈沖電壓示意圖。圖2表示高分辨率微型電容式矢量水聽器的電路控制原理示意圖。圖3為本發(fā)明的高分辨率微型電容式矢量水聽器的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖2所示的高分辨率微型電容式矢量水聽器，將換能器上的兩組磁力零位平衡線圈(1)、(8)和石英電容極板擺動片(4)用特制膠沾合成一體，然后裝入兩個力矩器(3)、 (5)內(nèi)，并和運(yùn)算放大電路(6) —起裝入殼體O)內(nèi)并組合成一體。輸出信號通過信號線 (7)與外設(shè)備進(jìn)行連接。
權(quán)利要求
1.一種高分辨率微型電容式矢量水聽器，其特征是將換能器上的兩組磁力零位平衡線圈(1)、(8)和石英電容極板擺動片(4)用特制膠沾合成一體，然后裝入兩個力矩器(3)、 (5)內(nèi)，并和運(yùn)算放大電路(6) —起裝入殼體O)內(nèi)并組合成一體。輸出信號通過信號線 (7)與外設(shè)備進(jìn)行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率微型電容式矢量水聽器，其特征是將換能器上的兩組磁力零位平衡線圈(1)、(8)和石英電容極板擺動片(4)用特制膠沾合成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率微型電容式矢量水聽器，其特征是石英電容極板擺動片(4)所采用的材料為石英玻璃Si02。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率微型電容式矢量水聽器，其特征是同時(shí)采用兩個力矩器(3)、(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率微型電容式矢量水聽器，其特征是殼體( 所采用的材料為lCrl8Ni9Ti。
全文摘要
本發(fā)明涉及在液體中(主要是水中)作聲學(xué)測量的電聲接收換能器，主要是提高潛艇、反潛艇、海防雷達(dá)在超靜音狀態(tài)下的接收監(jiān)聽監(jiān)測的分辨能力。換能器擺動片采用高精度“硅微”加工工藝技術(shù)，工作原理；同時(shí)采用兩個力矩器，將換能器上的兩組磁力零位平衡線圈分別安裝在兩個力矩器內(nèi)，兩組磁力線圈在兩個力矩器內(nèi)起到零位平衡擺動片的作用，為了克服重力場對零位的影響，采用了零位平衡控制電路，這樣矢量水聽器在同一軸向內(nèi)就有兩個方向的輸出矢量電壓值，正或負(fù)的矢量電壓值和脈沖寬度分別代表聲吶信號的方向和距離。主要技術(shù)指標(biāo)；使用環(huán)境溫度在-40℃～55℃之間變化時(shí)、有效動態(tài)范圍≥160dB。準(zhǔn)確度(精度)≤|±0.002|dB(≤|±0.01|％)。
文檔編號G01H11/08GK102486401SQ200910261560
公開日2012年6月6日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者陳 峰 申請人:陳 峰