一種水介質二維振速及聲壓檢測傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可對水介質二維振速及聲壓進行檢測的傳感器，具體屬于傳感器領域。本發(fā)明所采用的技術方案，主要包括：二個振速傳感器、聲壓傳感器、定位質量塊結構、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，并能同時獲得聲壓信息，從而可全面反應水下聲場的特性，克服了一維矢量或標量水聽器對水中聲場表征不完備的缺點，同時可提高檢測的效率。本發(fā)明提出了一種將加速度傳感器正交組合設計的方案，能夠同時對水介質相互正交的振速參量進行檢測，通過配置聲壓傳感器，可同時獲得聲場的二維質點振速和聲壓參數。
【專利說明】-種水介質二維振速及聲壓檢測傳感器 所屬技術領域
[0001] 本專利設及一種可對水介質二維振速及聲壓進行檢測的傳感器，具體屬于傳感器 領域。主要是將加速度計和聲壓傳感器的優(yōu)勢進行融合，可W對聲場中聲壓和質點振速進 行同時測量，避免了傳統聲學測量中只能對單一聲學參數進行測量的缺點，同時提高了檢 測的效率。
【背景技術】
[0002] 在水聲檢測領域中，水聲聲壓是最基本的物理量之一，對于該物理量的測量一般 通過水聽器進行。由于聲壓是標量，所W聲壓水聽器又稱為標量水聽器。
[0003] 在對聲場進行描述時，除了作為標量的聲壓參數外，還有質點振速和聲強等，因 此，使用標量水聽器測量聲場聲壓量有時是不夠的，還需要獲得質點振速等參數才能對聲 場特性進行全面的描述。而對于聲場中質點振速的測量，必須通過矢量傳感器來完成。
[0004] 本發(fā)明致力于解決傳統的標量水聽器在聲場檢測時的缺陷，提出了一種可同時檢 測聲場中標量聲壓和矢量振速的傳感器設計方案，W滿足聲場檢測和信號處理的需求。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服單一標量或矢量水聽器對聲場參數表征的不完備的缺點，同 時又提高檢測的效率，提出了一種將標量水聽器和振速傳感器進行組合的設計方案，能夠 同時對聲場中的聲壓和質點振速進行檢測，W供常規(guī)聲場參數測量和信號處理的需要。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術方案，主要包括：一個聲壓水聽器和二個加速度計，在傳感器 內部具有定位質量塊、水密包覆層和多忍屏蔽電纜等。在定位質量塊上按照直角坐標系= 個正交的方向狂軸，Y軸，Z軸）開S對定位安裝孔，將兩對加速度計分別安裝固定在X軸 和Y軸方向兩對定位孔上，在Z軸方向上安裝標量聲壓水聽器，多忍屏蔽電纜通過與聲壓水 聽器相對的安裝孔引出。通過定位結構保證X、Y、Z方向加速度計和水聽器相互垂直。加速 度計和定位質量塊結構之外包覆一層透聲水密層，各個傳感器的引線與固定在定位質量塊 上的多忍電纜相連接，各個傳感器的信號可直接供測量數據的采集和信號處理。
[0007] 所述的加速度計由壓電材料構成，在其工作頻帶內具有較高的靈敏度和平坦的響 應特性。
[0008] 所述的聲壓水聽器，在工作頻帶內具有平坦的響應特性，對聲壓的響應具有空間 全向性。
[0009] 所述的定位質量塊由金屬材料構成，材料具有足夠的剛性，其上開有定位安裝孔， 內部可W供傳感器引線通過，并可與水密電纜對接。
[0010] 所述的透聲水密層，其特征是具有與水介質相近的阻抗特性，對聲波的透射衰減 小，具有長期的防透水特性，具有一定的強度可對各個傳感器進行保護，并能防止傳感器受 到碰撞時受到損壞。
[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，對于電信號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行組合設計，可對表征聲場參數的聲壓和 質點振速同時測量，可同步得到表征聲場特征的聲強量。
[0014] (2)本發(fā)明體現了矢量傳感器的優(yōu)點，彌補了標量傳感器工作時所存在的不足，為 聲強等聲場參數的檢測提供了一種簡便可行的手段，具有檢測效率高的顯著特點。
[0015] (3)本發(fā)明可為信號處理比較豐富完整的聲場信息，能夠有效提高信號處理抗干 擾的能力和檢測能力，有助于信號處理系統做出正確的判斷。
【附圖說明】
[0016] 圖1水介質二維振速及聲壓檢測傳感器結構示意圖 陽017] 其中：（1)水密包覆層，似聲壓傳感器，做加速度傳感器，（4)定位質量塊，巧） 多忍屏蔽電纜，（6)連接桿。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖1說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明，一種水介質二維振速及聲壓檢測傳感器，主要包括：包覆材 料（1)、水聽器（2)、加速度計（3)、定位質量塊（4)，輸出電纜（5)和連接桿化）。
[0020] 對加速度計和水聽器的響應特性進行挑選，選取兩對響應特性一致的加速度計和 一只水聽器待用。定位質量塊（4)上按照右手準則所確定的直角坐標系的=個正交方向開 有=個安裝定位孔，按照圖示結構將加速度計（3)分別安裝固定至X軸和Y軸方向。將水 聽器（2)分別按照圖示結構安裝至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、至定位質量塊（4)中屯、的距離與加速度計（3)至定位質量 塊（4)中屯、的距離相同。
[0021] 各個水聽器的正負引線通過定位質量塊內部與多忍輸出電纜巧）的各個引線相 連接，加速度計和標量水聽器采用"共地"的連接方式，輸出電纜至少需要4忍W上的忍線。 對處于X、Y方向的加速度計和標量水聽器的引線都需進行標示，W便于對后續(xù)信號進行采 集和處理。
[0022] 水聲聲場多參數檢測用傳感器的工作原理：
[0023] 將本發(fā)明的傳感器置于聲場中時，加速度計（3)可W直接提供傳感器所處位置聲 場在X、Y方向的質點振速信息，標量水聽器（2)可直接提供傳感器所在處的聲壓量，聯合檢 測到的聲壓P和質點振速矢量V的信息，利用公式（1)即可得到聲場中的聲強參數I。
[0024]
(1)
【主權項】
1. 水介質二維振速檢測傳感器，其特征在于：傳感器由水密材料（1)包覆，按X、Y方向 固定在定位質量塊（4)上的兩對加速度計（3)構成。兩對加速度計（3)通過連接桿（6)連 接在質量塊（4)上，所述的聲壓水聽器（2)和加速度計（3)的輸出信號通過電纜（5)輸出。2. 如權利要求1所述的傳感器，其特征在于：該傳感器可在二個正交方向上同時檢測 聲場中的質點振速，并能同時檢測出聲場中的聲壓量值。3. 如權利要求1所述的傳感器，其特征在于：在定位質量塊上按照直角坐標系三個正 交的方向（X軸，Υ軸，Ζ軸）開三對定位安裝孔，將兩對加速度計分別安裝固定在X軸和Υ 軸方向兩對定位孔上，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 對的安裝孔引出。通過定位結構保證Χ、Υ、Ζ方向加速度計和水聽器相互垂直。加速度計和 定位質量塊結構之外包覆一層透聲水密層，各個傳感器的引線與固定在定位質量塊上的多 芯電纜相連接，各個傳感器的信號可直接供測量數據的采集和信號處理。
【文檔編號】G01H11/08GK105987751SQ201510064355
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月9日
【發(fā)明人】王月兵
【申請人】常熟海量聲學設備科技有限公司