專利名稱：水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水聽器聲壓靈敏度測量裝置。
背景技術(shù)：
水聽器是把水下聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的換能器。聲波是人類迄今為止所知的唯一能在水下進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播的能量形式，因此，作為水下聲信號(hào)探測的主要裝備，水聽器在水下資源勘探、目標(biāo)探測等等方面承擔(dān)著重要作用。在進(jìn)行水聲信號(hào)探測時(shí)，由于水下特殊的工作環(huán)境，水聽器往往需要承受上兆帕甚至幾十兆帕的靜水壓。靜水壓的存在可能對(duì)水聽器的聲壓靈敏度等關(guān)鍵特性造成影響。 因此，作為一種重要的水下裝備，特別是應(yīng)用于深水的情況，水聽器在生產(chǎn)、使用過程中需要對(duì)其靜水壓下的聲壓靈敏度進(jìn)行測量，以保證水聽器在水下工作時(shí)有良好的性能。傳統(tǒng)的水聽器聲壓靈敏度測試的方法包括自由場校準(zhǔn)法、振動(dòng)液柱法、密閉腔校準(zhǔn)法等。自由場校準(zhǔn)法一般在消聲水池中通過互易校準(zhǔn)原理對(duì)水聽器進(jìn)行校準(zhǔn)。陳毅等報(bào)道了高靜水壓下水聽器自由場靈敏度的校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法(聲學(xué)與電子工程，第3期， 2005年；計(jì)量學(xué)報(bào)，第四卷，第3期，2008年)，但該方法需要建立消聲水池，對(duì)校準(zhǔn)設(shè)備及場地要求較高。振動(dòng)液柱法通過振動(dòng)臺(tái)支撐液柱缸產(chǎn)生振動(dòng)，從而使液柱缸中的液體中產(chǎn)生駐波場。張文濤等在申請(qǐng)專利CN 101813511中公開了一種水聽器聲壓靈敏度測試裝置，該裝置可通過振動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)聲壓靈敏度的測量并降低水聽器的測試成本、減小測試設(shè)備體積。但是，由于整個(gè)液柱缸隨振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)，該方法很難實(shí)現(xiàn)密封，無法用于測試水聽器的高靜水壓聲壓靈敏度。密閉腔校準(zhǔn)法在一個(gè)充滿液體的剛性密閉腔內(nèi)，由發(fā)射換能器在腔內(nèi)建立一聲場。但是在高靜水壓情況下，該方法需要良好的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)密封并方便傳感器拆卸，以減小測試工作量。而且，該方法對(duì)發(fā)射換能器的性能提出了很高的要求，發(fā)射換能器必須在高靜水壓下具有良好的性能。這樣的發(fā)射換能器往往成本較高，且不易更換。因此，本發(fā)明提供一種水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，該裝置可以方便實(shí)現(xiàn)水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測量，且成本低廉、便于組裝。這是完善水聽器測試方法、拓展水聽器應(yīng)用環(huán)境所必須解決的重要技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，解決傳統(tǒng)測試方法不能進(jìn)行高靜水壓靈敏度測試的問題，并實(shí)現(xiàn)低成本，便于組裝的測
I式 ο( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，該裝置包括激振器10，用于產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)；
液柱缸20，作為測試的容器；安裝于液柱缸20底部的薄板30，用于將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為液體中的聲壓信號(hào)；安裝于液柱缸20頂部的密封蓋40，用于與液柱缸20以及薄板30形成密閉容器；安裝于液柱缸20下方的基座50，用于限制激振器10的振動(dòng)方向并支撐薄板30， 以防止薄板30在高靜水壓作用下產(chǎn)生較大形變；標(biāo)準(zhǔn)水聽器70，用于測量聲壓；安裝于液柱缸20上的壓力表80，用于測量靜水壓；安裝于液柱缸20上的高壓閥門90，通過該高壓閥門90可以向液柱缸20內(nèi)注入液體；以及至少一個(gè)開于密封蓋40上的孔42，用于引出水聽器70以及待測水聽器的連接線。上述方案中，該水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置進(jìn)一步包括一個(gè)用于推靠激振器10，使激振器10與薄板30緊密耦合的彈簧60。上述方案中，所述液柱缸20的長度大于直徑，以便在液柱缸20中形成駐波場。上述方案中，所述薄板30為有較大的抗彎強(qiáng)度的彈性材料，以保證在高靜水壓作用下不會(huì)產(chǎn)生較大形變。上述方案中，所述密封蓋40進(jìn)一步裝有水聽器夾具41，用于夾持標(biāo)準(zhǔn)水聽器70及待測水聽器。上述方案中，所述基座50進(jìn)一步裝開有中心孔51，用于限制激振器10的振動(dòng)方向，并且彈簧60可以安裝在該中心孔51中；上述方案中，所述孔42為帶凹槽的螺紋孔，以方便密封。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，通過激振器激勵(lì)薄板在密閉液柱缸中產(chǎn)生聲場，可以實(shí)現(xiàn)不同靜水壓環(huán)境下水聽器聲壓靈敏度的測量。2、本發(fā)明提供的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，不需要在液柱缸20中安裝發(fā)射換能器，降低了設(shè)備的復(fù)雜性，降低了制作成本。


圖1為本發(fā)明提供水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置示意圖；圖2為本發(fā)明提供水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置注水示意圖；圖3為本發(fā)明提供水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置孔42密封示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1 圖3所示，該水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置包括用于產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)的激振器10 ；液柱缸20，作為測試的容器；安裝于液柱缸20底部的薄板30，用于將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為液體中的聲壓信號(hào)；安裝于液柱缸20頂部的密封蓋40，用于與液柱缸20以及薄板30形成密閉容器；安裝于液柱缸20下方的基座50，用于限制激振器10的振動(dòng)方向
4并支撐薄板30，以防止薄板30在高靜水壓作用下產(chǎn)生較大形變；彈簧60，用于推靠激振器 10，使激振器10與薄板30能夠良好的耦合；標(biāo)準(zhǔn)水聽器70，用于測量聲壓；安裝于液柱缸 20上的壓力表80，用于測量靜水壓；安裝于液柱缸20上的高壓閥門90，通過該高壓閥門90 可以向液柱缸20內(nèi)注入液體。本實(shí)施例中的激振器10為壓電陶瓷片或動(dòng)圈激振器，能夠在電信號(hào)的作用下產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)。激振器10可以粘貼在薄板30上。為使激振器10能與薄板30更好耦合，可安裝彈簧60及底蓋52，底蓋52可以通過螺紋安裝在中心孔51上，通過擰緊底蓋52可以使彈簧60推靠激振器10。在彈簧60的支撐下，激振器10與薄板30能夠很好的耦合，薄板 30在激振器10的振動(dòng)下產(chǎn)生振動(dòng)，從而在液柱缸20中激發(fā)出聲場。液柱缸20的高度大于直徑，以保證在液柱缸內(nèi)能夠形成穩(wěn)定的駐波場，該駐波場在同一平面內(nèi)的聲壓可以近似認(rèn)為是相同的。薄板30為彈性板，該薄板具有較高的抗彎強(qiáng)度，以保證薄板30在高靜水壓下不會(huì)產(chǎn)生較大的形變，薄板30通過焊接或螺紋密封連接安裝在液柱缸20底部，并實(shí)現(xiàn)高靜水壓密封。密封蓋40密封螺紋與液柱缸20連接并實(shí)現(xiàn)密封，密封蓋40上開有至少1個(gè)孔 42，水聽器連接線可通過該孔42引出。在本實(shí)施例中，密封蓋40上開有2個(gè)孔42，分別用于引出標(biāo)準(zhǔn)水聽器70的連接線71和被測水聽器的連接線?？?2為帶凹槽的螺紋孔，在進(jìn)行密封時(shí)，將水聽器連接線穿過該孔42，在孔42的凹槽上安裝一密封墊圈44，并通過安裝一帶孔螺柱43擠壓密封墊圈44，從而達(dá)到密封效果。本發(fā)明所提供的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試的使用方法為將底座液柱缸 20筒過螺紋連接或焊接的方法固定在基座50上，將激振器10、彈簧60、底蓋52依次安裝在基座50的中心孔51中，并通過擰緊52的螺紋給彈簧60 —定的預(yù)應(yīng)力，使彈簧60將激振器10推靠在薄板30上。將待測水聽器及標(biāo)準(zhǔn)水聽器70分別安裝在水聽器夾具41上， 安裝方式一般為用金屬絲捆住或用膠布粘住。水聽器連接線則通過孔42引出并進(jìn)行密封。 將頂蓋40安裝在液柱缸20上，安裝方式一般為通過螺紋安裝，并在螺紋上纏繞密封膠帶以達(dá)到密封的目的。壓力表80和高壓閥門90分別通過螺紋安裝或焊接的方法安裝在液柱缸 20的側(cè)壁上。測試前，將高壓閥門90打開，并通過水泵91向液柱缸內(nèi)注水，帶壓力表80顯示達(dá)到測試所需壓強(qiáng)時(shí)關(guān)閉高壓閥門90。通過給激振器10施加電信號(hào)，使液柱缸中產(chǎn)生聲場，通過將待測水聽器與標(biāo)準(zhǔn)水聽器70進(jìn)行比較，可以實(shí)現(xiàn)聲壓靈敏度的測量。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，其特征在于，該裝置包括 激振器(10)，用于產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)；液柱缸(20)，作為測試的容器；安裝于液柱缸00)底部的薄板(30)，用于將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為液體中的聲壓信號(hào)； 安裝于液柱缸00)頂部的密封蓋(40)，用于與液柱缸00)以及薄板(30)形成密閉容器；安裝于液柱缸00)下方的基座(50)，用于限制激振器(10)的振動(dòng)方向并支撐薄板 (30)，以防止薄板(30)在高靜水壓作用下產(chǎn)生較大形變； 標(biāo)準(zhǔn)水聽器(70)，用于測量聲壓； 安裝于液柱缸00)上的壓力表(80)，用于測量靜水壓；安裝于液柱缸00)上的高壓閥門(90)，通過該高壓閥門(90)可以向液柱缸00)內(nèi)注入液體；以及至少一個(gè)開于密封蓋GO)上的孔(42)，用于引出水聽器(70)以及待測水聽器的連接線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，其特征在于，該水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置進(jìn)一步包括一個(gè)用于推靠激振器(10)，使激振器(10)與薄板(30)緊密耦合的彈簧(60)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，其特征在于，所述液柱缸O0)的長度大于直徑，以便在液柱缸O0)中形成駐波場。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，其特征在于，所述薄板(30)為有較大的抗彎強(qiáng)度的彈性材料，以保證在高靜水壓作用下不會(huì)產(chǎn)生較大形變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，其特征在于，所述密封蓋GO)進(jìn)一步裝有水聽器夾具(41)，用于夾持標(biāo)準(zhǔn)水聽器(70)及待測水聽器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，其特征在于，所述基座(50)進(jìn)一步裝開有中心孔(51)，用于限制激振器(10)的振動(dòng)方向，并且彈簧(60)可以安裝在該中心孔(51)中。
7.根據(jù)利要求1所述的水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，其特征在于，所述孔 (42)為帶凹槽的螺紋孔，以方便密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水聽器高靜水壓聲壓靈敏度測試裝置，包括激振器，用于產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)；液柱缸，作為測試的容器；安裝于液柱缸底部的薄板，用于將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為液體中的聲壓信號(hào)；安裝于液柱缸頂部的密封蓋，用于與液柱缸以及薄板形成密閉容器；安裝于液柱缸下方的基座，用于限制激振器的振動(dòng)方向并支撐薄板，以防止薄板在高靜水壓作用下產(chǎn)生較大形變；標(biāo)準(zhǔn)水聽器，用于測量聲壓；安裝于液柱缸上的壓力表，用于測量靜水壓；安裝于液柱缸上的高壓閥門，通過該高壓閥門可以向液柱缸內(nèi)注入液體；以及至少一個(gè)開于密封蓋上的孔，用于引出水聽器以及待測水聽器的連接線。利用本發(fā)明，解決了傳統(tǒng)測試方法不能進(jìn)行高靜水壓靈敏度測試的問題。
文檔編號(hào)G01H3/00GK102155985SQ20111006771
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者劉育梁, 張發(fā)祥, 張文濤, 李芳 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所