一種水介質(zhì)二維振速及聲壓檢測(cè)傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可對(duì)水介質(zhì)二維振速及聲壓進(jìn)行檢測(cè)的傳感器，具體屬于傳感器領(lǐng)域。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案，主要包括：二個(gè)振速傳感器、聲壓傳感器、定位質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)、水密包覆層和多芯屏蔽電纜等。本發(fā)明通過加速度傳感器正交組合、并通過使用聲壓傳感器可在二維方向上獲得振速參量，并能同時(shí)獲得聲壓信息，從而可全面反應(yīng)水下聲場(chǎng)的特性，克服了一維矢量或標(biāo)量水聽器對(duì)水中聲場(chǎng)表征不完備的缺點(diǎn)，同時(shí)可提高檢測(cè)的效率。本發(fā)明提出了一種將加速度傳感器正交組合設(shè)計(jì)的方案，能夠同時(shí)對(duì)水介質(zhì)相互正交的振速參量進(jìn)行檢測(cè)，通過配置聲壓傳感器，可同時(shí)獲得聲場(chǎng)的二維質(zhì)點(diǎn)振速和聲壓參數(shù)。
【專利說明】-種水介質(zhì)二維振速及聲壓檢測(cè)傳感器 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本專利設(shè)及一種可對(duì)水介質(zhì)二維振速及聲壓進(jìn)行檢測(cè)的傳感器，具體屬于傳感器 領(lǐng)域。主要是將加速度計(jì)和聲壓傳感器的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行融合，可W對(duì)聲場(chǎng)中聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速進(jìn) 行同時(shí)測(cè)量，避免了傳統(tǒng)聲學(xué)測(cè)量中只能對(duì)單一聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的缺點(diǎn)，同時(shí)提高了檢 測(cè)的效率。
【背景技術(shù)】
[0002] 在水聲檢測(cè)領(lǐng)域中，水聲聲壓是最基本的物理量之一，對(duì)于該物理量的測(cè)量一般 通過水聽器進(jìn)行。由于聲壓是標(biāo)量，所W聲壓水聽器又稱為標(biāo)量水聽器。
[0003] 在對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行描述時(shí)，除了作為標(biāo)量的聲壓參數(shù)外，還有質(zhì)點(diǎn)振速和聲強(qiáng)等，因 此，使用標(biāo)量水聽器測(cè)量聲場(chǎng)聲壓量有時(shí)是不夠的，還需要獲得質(zhì)點(diǎn)振速等參數(shù)才能對(duì)聲 場(chǎng)特性進(jìn)行全面的描述。而對(duì)于聲場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)振速的測(cè)量，必須通過矢量傳感器來完成。
[0004] 本發(fā)明致力于解決傳統(tǒng)的標(biāo)量水聽器在聲場(chǎng)檢測(cè)時(shí)的缺陷，提出了一種可同時(shí)檢 測(cè)聲場(chǎng)中標(biāo)量聲壓和矢量振速的傳感器設(shè)計(jì)方案，W滿足聲場(chǎng)檢測(cè)和信號(hào)處理的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服單一標(biāo)量或矢量水聽器對(duì)聲場(chǎng)參數(shù)表征的不完備的缺點(diǎn)，同 時(shí)又提高檢測(cè)的效率，提出了一種將標(biāo)量水聽器和振速傳感器進(jìn)行組合的設(shè)計(jì)方案，能夠 同時(shí)對(duì)聲場(chǎng)中的聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速進(jìn)行檢測(cè)，W供常規(guī)聲場(chǎng)參數(shù)測(cè)量和信號(hào)處理的需要。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案，主要包括：一個(gè)聲壓水聽器和二個(gè)加速度計(jì)，在傳感器 內(nèi)部具有定位質(zhì)量塊、水密包覆層和多忍屏蔽電纜等。在定位質(zhì)量塊上按照直角坐標(biāo)系= 個(gè)正交的方向狂軸，Y軸，Z軸）開S對(duì)定位安裝孔，將兩對(duì)加速度計(jì)分別安裝固定在X軸 和Y軸方向兩對(duì)定位孔上，在Z軸方向上安裝標(biāo)量聲壓水聽器，多忍屏蔽電纜通過與聲壓水 聽器相對(duì)的安裝孔引出。通過定位結(jié)構(gòu)保證X、Y、Z方向加速度計(jì)和水聽器相互垂直。加速 度計(jì)和定位質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)之外包覆一層透聲水密層，各個(gè)傳感器的引線與固定在定位質(zhì)量塊 上的多忍電纜相連接，各個(gè)傳感器的信號(hào)可直接供測(cè)量數(shù)據(jù)的采集和信號(hào)處理。
[0007] 所述的加速度計(jì)由壓電材料構(gòu)成，在其工作頻帶內(nèi)具有較高的靈敏度和平坦的響 應(yīng)特性。
[0008] 所述的聲壓水聽器，在工作頻帶內(nèi)具有平坦的響應(yīng)特性，對(duì)聲壓的響應(yīng)具有空間 全向性。
[0009] 所述的定位質(zhì)量塊由金屬材料構(gòu)成，材料具有足夠的剛性，其上開有定位安裝孔， 內(nèi)部可W供傳感器引線通過，并可與水密電纜對(duì)接。
[0010] 所述的透聲水密層，其特征是具有與水介質(zhì)相近的阻抗特性，對(duì)聲波的透射衰減 小，具有長(zhǎng)期的防透水特性，具有一定的強(qiáng)度可對(duì)各個(gè)傳感器進(jìn)行保護(hù)，并能防止傳感器受 到碰撞時(shí)受到損壞。
[0011] 所述的多忍電纜，其特征是具有至少4忍W上忍線的屏蔽電纜，電纜外部絕緣層 具有防水耐水特性，對(duì)于電信號(hào)具有較低的衰減特性。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：
[0013] (1)本發(fā)明將加速度傳感器和水聽器進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，可對(duì)表征聲場(chǎng)參數(shù)的聲壓和 質(zhì)點(diǎn)振速同時(shí)測(cè)量，可同步得到表征聲場(chǎng)特征的聲強(qiáng)量。
[0014] (2)本發(fā)明體現(xiàn)了矢量傳感器的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了標(biāo)量傳感器工作時(shí)所存在的不足，為 聲強(qiáng)等聲場(chǎng)參數(shù)的檢測(cè)提供了一種簡(jiǎn)便可行的手段，具有檢測(cè)效率高的顯著特點(diǎn)。
[0015] (3)本發(fā)明可為信號(hào)處理比較豐富完整的聲場(chǎng)信息，能夠有效提高信號(hào)處理抗干 擾的能力和檢測(cè)能力，有助于信號(hào)處理系統(tǒng)做出正確的判斷。
【附圖說明】
[0016] 圖1水介質(zhì)二維振速及聲壓檢測(cè)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 陽017] 其中：（1)水密包覆層，似聲壓傳感器，做加速度傳感器，（4)定位質(zhì)量塊，巧） 多忍屏蔽電纜，（6)連接桿。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖1說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明，一種水介質(zhì)二維振速及聲壓檢測(cè)傳感器，主要包括：包覆材 料（1)、水聽器（2)、加速度計(jì)（3)、定位質(zhì)量塊（4)，輸出電纜（5)和連接桿化）。
[0020] 對(duì)加速度計(jì)和水聽器的響應(yīng)特性進(jìn)行挑選，選取兩對(duì)響應(yīng)特性一致的加速度計(jì)和 一只水聽器待用。定位質(zhì)量塊（4)上按照右手準(zhǔn)則所確定的直角坐標(biāo)系的=個(gè)正交方向開 有=個(gè)安裝定位孔，按照?qǐng)D示結(jié)構(gòu)將加速度計(jì)（3)分別安裝固定至X軸和Y軸方向。將水 聽器（2)分別按照?qǐng)D示結(jié)構(gòu)安裝至Z軸方向，安裝過程中保證聲壓水聽器（2)的連接桿化） 與Z軸重合，水聽器（2)的中屯、至定位質(zhì)量塊（4)中屯、的距離與加速度計(jì)（3)至定位質(zhì)量 塊（4)中屯、的距離相同。
[0021] 各個(gè)水聽器的正負(fù)引線通過定位質(zhì)量塊內(nèi)部與多忍輸出電纜巧）的各個(gè)引線相 連接，加速度計(jì)和標(biāo)量水聽器采用"共地"的連接方式，輸出電纜至少需要4忍W上的忍線。 對(duì)處于X、Y方向的加速度計(jì)和標(biāo)量水聽器的引線都需進(jìn)行標(biāo)示，W便于對(duì)后續(xù)信號(hào)進(jìn)行采 集和處理。
[0022] 水聲聲場(chǎng)多參數(shù)檢測(cè)用傳感器的工作原理：
[0023] 將本發(fā)明的傳感器置于聲場(chǎng)中時(shí)，加速度計(jì)（3)可W直接提供傳感器所處位置聲 場(chǎng)在X、Y方向的質(zhì)點(diǎn)振速信息，標(biāo)量水聽器（2)可直接提供傳感器所在處的聲壓量，聯(lián)合檢 測(cè)到的聲壓P和質(zhì)點(diǎn)振速矢量V的信息，利用公式（1)即可得到聲場(chǎng)中的聲強(qiáng)參數(shù)I。
[0024]
(1)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 水介質(zhì)二維振速檢測(cè)傳感器，其特征在于：傳感器由水密材料（1)包覆，按X、Y方向 固定在定位質(zhì)量塊（4)上的兩對(duì)加速度計(jì)（3)構(gòu)成。兩對(duì)加速度計(jì)（3)通過連接桿（6)連 接在質(zhì)量塊（4)上，所述的聲壓水聽器（2)和加速度計(jì)（3)的輸出信號(hào)通過電纜（5)輸出。2. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于：該傳感器可在二個(gè)正交方向上同時(shí)檢測(cè) 聲場(chǎng)中的質(zhì)點(diǎn)振速，并能同時(shí)檢測(cè)出聲場(chǎng)中的聲壓量值。3. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于：在定位質(zhì)量塊上按照直角坐標(biāo)系三個(gè)正 交的方向（X軸，Υ軸，Ζ軸）開三對(duì)定位安裝孔，將兩對(duì)加速度計(jì)分別安裝固定在X軸和Υ 軸方向兩對(duì)定位孔上，在Ζ軸方向上安裝聲壓水聽器，多芯屏蔽電纜通過與聲壓水聽器相 對(duì)的安裝孔引出。通過定位結(jié)構(gòu)保證Χ、Υ、Ζ方向加速度計(jì)和水聽器相互垂直。加速度計(jì)和 定位質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)之外包覆一層透聲水密層，各個(gè)傳感器的引線與固定在定位質(zhì)量塊上的多 芯電纜相連接，各個(gè)傳感器的信號(hào)可直接供測(cè)量數(shù)據(jù)的采集和信號(hào)處理。
【文檔編號(hào)】G01H11/08GK105987751SQ201510064355
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日
【發(fā)明人】王月兵
【申請(qǐng)人】常熟海量聲學(xué)設(shè)備科技有限公司