高分辨率微型电容式矢量水听器.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102486401 A (43)申请公布日 2012.06.06 C N 1 0 2 4 8 6 4 0 1 A *CN102486401A* (21)申请号 200910261560.1 (22)申请日 2009.12.14 G01H 11/08(2006.01) G01H 11/06(2006.01) (71)申请人陈峰 地址 545006 广西壮族自治区柳州市高新南 路1号峨嵋小区9栋1单元402号 (72)发明人陈峰 (54) 发明名称 高分辨率微型电容式矢量水听器 (57) 摘要 本发明涉及在液体中(主要是水中)作声 学测量的电声接收换能器，主要是提高潜艇、

2、反 潜艇、海防雷达在超静音状态下的接收监听监 测的分辨能力。换能器摆动片采用高精度“硅 微”加工工艺技术，工作原理；同时采用两个力 矩器，将换能器上的两组磁力零位平衡线圈分别 安装在两个力矩器内，两组磁力线圈在两个力矩 器内起到零位平衡摆动片的作用，为了克服重 力场对零位的影响，采用了零位平衡控制电路， 这样矢量水听器在同一轴向内就有两个方向的 输出矢量电压值，正或负的矢量电压值和脉冲宽 度分别代表声呐信号的方向和距离。主要技术 指标；使用环境温度在-4055之间变化 时、有效动态范围：160dB。准确度(精度)： |0.002|dB(|0.01|)。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页

3、说明书2页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种高分辨率微型电容式矢量水听器，其特征是：将换能器上的两组磁力零位平衡 线圈(1)、(8)和石英电容极板摆动片(4)用特制胶沾合成一体，然后装入两个力矩器(3)、 (5)内，并和运算放大电路(6)一起装入壳体(2)内并组合成一体。输出信号通过信号线 (7)与外设备进行连接。 2.根据权利要求1所述的高分辨率微型电容式矢量水听器，其特征是：将换能器上的 两组磁力零位平衡线圈(1)、(8)和石英电容极板摆动片(4)用特制胶沾合成一体。 3.根据权利

4、要求1所述的高分辨率微型电容式矢量水听器，其特征是：石英电容极板 摆动片(4)所采用的材料为石英玻璃SiO 2 。 4.根据权利要求1所述的高分辨率微型电容式矢量水听器，其特征是：同时采用两个 力矩器(3)、(5)。 5.根据权利要求1所述的高分辨率微型电容式矢量水听器，其特征是：壳体(2)所采 用的材料为1Cr18Ni9Ti。 权 利 要 求 书CN 102486401 A 1/2页 3 高分辨率微型电容式矢量水听器 技术领域 ： 0001 本发明涉及在液体中(主要是水中)作声学测量的电声接收换能器，主要是提高 潜艇、反潜艇、海防雷达在超静音状态下的接收监听监测的分辨能力。 背景技术 ： 0

5、002 目前国内外采用水听器，主要是传统的压电式水听器作为标准水听器(压电加速 度计)。对于在超静音状态下的分辨能力低，准确度相对差一些。主要技术指标；灵敏度 (分辨率)：-180-200dB。灵敏度不均匀性：2dB。动态范围：60dB。准确度(精 度)：0.5dB(|2.5|)。从技术指标现在来看应该属于普通等级。 发明内容 ： 0003 本发明的高分辨率微型电容式矢量水听器，克服了上述不足问题，提供一 种新型高分辨率微型电容式矢量水听器。主要技术指标；灵敏度(直流分辨率)： 120dB(|110-6|V)。灵敏度不均匀性：|0.2dB|。使用环境温度在-4055 之间变化时、有效动态范围：

6、160dB。准确度(精度)：|0.002|dB(|0.01|)。 从技术指标来看已经达到军品等级。 0004 本发明的高分辨率微型电容式矢量水听器为实现上述目的所采用的技术方案是； 换能器摆动片采用高精度“硅微”加工工艺技术，摆动片两边的中心外侧镀有金属的电容极 板，将两个磁力零位平衡线圈分别粘贴在换能器摆动片两边的中心位置，并分别固定安装 在两个力矩器里与运算放大电路一起装入壳体内，整个矢量水听器外形为园柱形，声呐信 号通过换能器转换成电信号，电信号通过运算放大电路进行放大。为了克服重力场对零位 的影响，采用了零位平衡控制电路。 0005 所述换能器为园形两组零位平衡线圈和一个园形的石英电容

7、极板摆动片采用特 制胶沾合成一体，石英电容极板摆动片采用的材料为石英玻璃SiO 2 ，电容极板镀的材料为 黄金K9999。 0006 所述力矩器为园柱E形永久磁钢。 0007 所述壳体为园柱形，外形最小尺寸为25.5mm32mm，不锈钢材料1Cr18Ni9Ti。 0008 所述运算放大电路为伺服电路。 0009 所述零位平衡控制电路为电子自举电路。 0010 本发明的高分辨率微型电容式矢量水听器采用的工作原理；同时采用两个力矩 器，将换能器上的两组磁力零位平衡线圈分别安装在两个力矩器内，两组磁力线圈在两个 力矩器内起到零位平衡摆动片的作用，为了克服重力场对零位的影响，采用了零位平衡控 制电路，

8、使换能器的石英电容极板摆动片始终保持在摆动状态(即：零位状态)，这样矢量 水听器在同一轴向内就有两个方向的输出矢量电压值，声呐信号通过换能器转换成电信 号，电信号通过运算放大器进行放大，放大器输出为正或负的矢量脉冲电压波，正或负的矢 量电压值和脉冲宽度分别代表声呐信号的方向和距离。 说 明 书CN 102486401 A 2/2页 4 附图说明 ： 0011 图1表示高分辨率微型电容式矢量水听器输出的正或负的矢量脉冲电压示意图。 0012 图2表示高分辨率微型电容式矢量水听器的电路控制原理示意图。 0013 图3为本发明的高分辨率微型电容式矢量水听器的结构剖视示意图。 具体实施方式 ： 0014 如图2所示的高分辨率微型电容式矢量水听器，将换能器上的两组磁力零位平衡 线圈(1)、(8)和石英电容极板摆动片(4)用特制胶沾合成一体，然后装入两个力矩器(3)、 (5)内，并和运算放大电路(6)一起装入壳体(2)内并组合成一体。输出信号通过信号线 (7)与外设备进行连接。 说 明 书CN 102486401 A 1/3页 5 图1 说 明 书 附 图CN 102486401 A 2/3页 6 图2 说 明 书 附 图CN 102486401 A 3/3页 7 图3 说 明 书 附 图CN 102486401 A