PVDF—IⅡ型压电薄膜高频水听器

本文介绍了一种内装宽带低噪声前置放大器的新型PVDF压电薄膜平面高频水听器。在100kHz－1MHz频率范围内，水听器灵敏度频率响应平坦，不均匀性小于±2dB；灵敏度级（包括前放增益）可达－205dB。     

中频三轴向矢量水听器的研究

根据实际工程需要,设计、制作三轴向中频矢量水听器,其声压通道和矢量通道在结构上结合为一体,外形为两端带半球帽的圆柱形结构。矢量水听器体积为Ф44×88（mm）、工作频带为5Hz—8kHz。在驻波管和消声水池中对研制的矢量水听器进行了测试,测试结果表明：矢量通道的声压灵敏度级为-184dB(测量频率1kHz,0dB参考值1V/μPa),具有余弦指向性;声压通道灵敏度级为-198dB(0dB参考值1V/μPa)。研制的矢量水听器具有体积小、通道灵敏度高、使用时悬挂方便等优点,适合构建矢量水听器线阵。     

成组光纤水听器特性研究

成组光纤水听器具有能抑制流噪声、有指向性、灵敏度高等优点,可应用于全光拖曳阵.介绍了成组光纤水听器的概念,建立了其拾取水声信号的水声信号检测模型,理论分析了其灵敏度和指向性.完成了四子单元的芯轴型成组光纤水听器的光学设计和机械设计.在非消声水池中,采用脉冲法测定了其灵敏度和指向性.结果显示:此结构的成组光纤水听器灵敏度为-152dB(0dB=1rad/Pa),与理论值-151dB基本符合;当时,指向性函数主瓣宽度为28°,与理论值26°度基本吻合.     

MEMS仿生矢量水听器优化设计

针对纤毛式MEMS仿生单矢量水听器灵敏度偏低、频响曲线起伏较大的缺陷,对该结构水听器进行了优化设计.通过理论分析和仿真计算,从两方面进行了优化,一是纤毛材料的选择,选用光纤替代塑料柱体;二是设计了一种"半油半酯"新型封装结构.最后在国防水声一级计量站对该封装水听器进行了相应的校准测试.测试结果表明,该水听器性能较之前有了明显提高,灵敏度达到-165 dB(包括前置放大26 dB),频响范围为20 Hz～2 kHz(±4 dB),具有良好的"8"字型指向性.     

微型PVDF-ST-1-P型标准水听器及其在空化噪声频谱检测中的应用

PVDF-ST-1-P型水听器适用于作100kHz～1MHz频段内的标准水听器,其平均灵敏度为-204dB,频响起伏±1.5dB。它还成功地用于检测速度为50m/s的冲急水流的空化噪声频谱。本文论述了这种仪器的结构设计、性能和应用范围。     

20Hz—150kHz高稳定性标准水听器

本文介绍一种用硫酸锂晶体作敏感元件的标准水听器,使用频率范围20HZ～15kHz. 电压灵敏度大于-181dB,频率响应不均匀性小于±1.5dB.本水听器的特点为宽频带.高灵敏度.特别是它具有高的压力、温度稳定性,在常压到4MPa的静水压力下.灵敏度基本无变化.在5℃～35℃温度范围内.灵敏度变化为0.3～0.7dB.     

一种变温环境下水听器灵敏度校准系统的设计

针对缺少在变温条件下校准水听器灵敏度方法的问题,设计了一套基于动圈换能器声管的变温水听器灵敏度校准系统。建立模型分析声管内的声压分布,并计算了变温后对灵敏度校准结果的补偿量;利用Comsol仿真不同声管厚度对声场的影响,分析了底面非均匀振动和不同尺寸的水听器对校准结果的影响,确定了合适的声管尺寸和测量方法。分别在常温与变温条件下对不同尺寸的水听器进行校准并将校准结果与标准值比较。结果表明,此系统在常温下的校准结果与标准值的偏差低于0.5 dB,变温条件下的测量结果与标准值偏差低于0.6 dB,整体系统的扩展不确定度约为1.0 dB。     

双T型MEMS仿生矢量水听器的设计与测试

根据当前声纳系统的需求,以MEMS技术为依托,结合仿生原理、压阻原理,提出了一种双T型矢量水听器。在分析T型梁结构力学特性的基础上,详细介绍了两种不同尺寸微结构的设计、加工和测试。采用ANSYS软件仿真,得出两种微结构的谐振频率分别为1993.3Hz和10.17KHz;利用MEMS加工工艺加工出水听器微结构并对水听器进行了封装;采用振动台标定和水下驻波场测试相结合的方法完成了水听器的测试。测试结果表明两种结构的双“T”型矢量水听器灵敏度达到-180dB 和 -192dB (1kHz,0dB参考值1V/μPa),具有良好的“8”指向性,矢量特性明显,动态范围为90.48dB(315Hz)。     

干涉型光纤光栅水听器实验研究

介绍了干涉型光纤光栅水听器的传感原理,阐述了光纤光栅水听器的干涉仪解调实验系统构成方式。利用金属弹性片增敏结构构成的光纤光栅水听器试样,测得其增敏结果为9000倍,试样测试得到100～1000Hz内-172--164dB的相移灵敏度实验结果。     

矢量水听器自动校准系统的研究及实现

研制的矢量水听器自动校准系统在水声计量领域具有重要的应用价值,能够实现低频范围内矢量水听器的自动校准。利用动态信号采集卡采集被测信号和标准水听器的输出信号,对驻波管内的声场分布进行了测量分析,对系统的测量不确定度进行了分析评定,对声压灵敏度进行了比对测试。该系统校准矢量水听器的扩展不确定度为1.6dB。     

250Hz～8kHz频率范围水听器自由场校准补充比对

介绍了以杭州应用声学研究所作为主导实验室与俄罗斯国立物理技术和无线电工程测量研究院开展COOMET.AUV.W-S1:250 Hz~8 kHz频率范围水听器自由场校准国际补充比对的结果。比对校准了两只标准水听器TC 4033和GI 55。互易法和比较法及其校准装置被用于评估中俄两国在水听器自由场低频校准方面的当前水平。结果显示,中俄两国得到的两只标准水听器的自由场灵敏度校准结果具有很好的一致性,绝大多数频率点的校准结果与参考值的差值小于0.40 dB,最大偏差为0.59 dB。结果证明,中俄两国的自由场水听器校准低限可扩展至250 Hz。     

5Hz~10kHz频率范围矢量水听器国际主导比对

利用VHS56、VHS90和KPG-10作为比对传递用矢量水听器,中国杭州应用声学研究所与俄罗斯VNIIFTRI开展了 5Hz～10kHz 频率范围矢量水听器校准国际比对。利用各自的自由场互易法和垂直驻波管比较法校准装置,校准了3只矢量水听器X、Y、Z通道的灵敏度。从校准结果看,一致性较好,174个频率点中,仅有一个频点的校准值与参考值的偏差略微超过参考扩展不确定度,绝大部分频率点的测量偏差都小于±0.5dB,检验和验证了中俄双方矢量水听器校准装置的准确性和可靠性。     

中俄标准水听器在0.01～1Hz频段的双边比对校准

叙述中国杭州应用声学研究所和俄罗斯全俄物理技术与无线电测量科学研究院的标准水听器在0．01～1Hz频率范围内的双边比对校准方法和结果。在15个频率点上双方分别对5个不同水听器测得的开路电压灵敏度之差的平均值最小为0．02dB,最大也只有0．21dB,远小于双方合成的总扩展不确定度,这证明了两国在此频段内的水声声压标准装置都有很高的准确度。     

灌注成型的PVDF薄膜水听器

介绍一种灌注成型复合圆管PVDP压电薄膜水听器。分析计算了复合圆管的各层参数对水听器低频灵敏度的影响,说明了如何针对水听器的要求选择各层材料的参数。采用的灌注成型工艺和复合膜卷绕技术,可使水听器的性能得到改善,并简化了工艺,利于水听器的批量生产。测试数据表明,这种水听器灵敏度高,加静水压灵敏度起伏小,加速度响应很低、一致性好。水听器低频灵敏度的理论计算值与实际测量值符合较好。     

基于空间平均效应修正的水听器校准方法研究

水听器是医学超声定量检测标准器，对其灵敏度的准确测量是进行声场参数计量的基础，也是保障超声诊断、理疗和治疗设备安全性的关键环节。为了解决水听器的空间平均效应引起灵敏度误差增大的问题，在使用比较法校准水听器时，采用了基于空间平均效应修正的水听器校准方法。首先在脉冲波下扫描声场得到各频点下的声束宽度，然后结合水听器的有效直径建模得到空间平均修正模型，最后引入修正模型。通过实验与修正前的结果进行比较，修正后的平均相对误差减小了4.1%,测量不确定度为1.3 dB(k=2),验证了该方法的有效性。     

复数阻抗法修正电缆引起的水听器灵敏度变化

压电式水听器的灵敏度会因为外接电缆的电容效应而降低,在校准和使用中需要根据延长电缆的特性对灵敏度进行修正。从水听器与外接电缆的等效电路出发,推导了复数阻抗法修正水听器灵敏度的方法。以RHS-30和RHS-10水听器为例,由水听器的复数阻抗、延长电缆的开路和短路复数阻抗计算得到了电缆引入的灵敏度修正值,并与实际测得的加电缆前后水听器灵敏度变化值做了比较,结果证明利用复数阻抗法能准确地修正因延长电缆引起的水听器灵敏度变化,与传统的纯电容修正相比,该方法具有更好的适用性。     

评价光纤水听器探头的性能参数

光纤水听器声学性能的准确评价一直是人们非常关心的问题。简要叙述了相位干涉型光纤水听器的工作原理,指出了光纤水听器探头和光纤水听器系统的区别。作为光纤水听器的关键技术之一,光纤水听器探头声学性能的测试还没有明确的规范或标准。为此,提出了有关评价光纤水听器探头声学性能的参数,如相移灵敏度、加速度相移灵敏度、相对加速度相移灵敏度、指向性、相移灵敏度随静水压的变化、相移灵敏度随温度的变化等的定义,并给出了相关的表达式,对准确测量和评价光纤水听器探头的声学性能有一定的借鉴意义。并希望通过这样的讨论,促进光纤水听器探头性能测试的规范和相关标准的制定。     

有机材料与PVDF复合连结圆管水听器

本文介绍了一种高灵敏度的有机材料与PVDF复合连结圆管水听器。对其结构、原理及实测数据进行了讨论。该水听器具有低Q值、低声阻抗率,易于与水介质匹配,重量轻、柔软性好、不易破碎,易于在漂浮或半漂浮状态下工作等特性,其g₃₁为270 × 10^-3Vm/N,h_p为75μm,实测自由场接收灵敏度为-202dB±1dB比Donald Ricketts的实测值高出10dB(200-2000HZ频段内).它优于实心PZT压电薄壳圆管水听器,可以替代传统的PZT水听器,成为新一代的海洋探测水听器或换能器。     

水听器复数灵敏度相位测时校准法

本文提出并论述了水听器复数灵敏度相位测时校准法.常规的水听器复数灵敏度校准,要求准确测定工作换能器之间的距离,但在具体实施中很难保证测量的准确度.水听器复数灵敏度相位测时校准法,就是利用时间测量取代距离测量进行灵敏度相位校准,文中阐述了水听器复数灵敏度相位测时校准法的测量原理、方法和实施步骤.     

在小水槽内实施水听器低频校准的一种技术

介绍了在1.8m×1.2m×1.2m水槽内实现2~10kHz频段水听器灵敏度校准的一种信号拼接技术。利用正弦信号的周期性,分段采集接收信号中稳态直达波部分,拼接成数周完整的稳态正弦波。用这种技术测量相应于直达波的水听器开路电压和水介质质点振速,然后求得水听器灵敏度。