Page 108 - 无损检测2022年第一期

压电陶瓷材料及压电超声换能器的无损检测应用

DOI : 10.11973 / ws j c202201017

用于水下目标监测的低频同振式

矢量水听器研制

葛 松, 付 昌, 卞加聪, 苏宇博, 归宏猛

( 上海船舶电子设备所, 上海 201108 )
摘 要:基于三维压电加速度传感器, 设计了一款适用于低频的同振式矢量水听器, 分析计算

了其在水中的声学性能, 并对制作的矢量水听器样品进行了性能验证。制成的球型矢量水听器样

品直径为 78mm , 在驻波管中对该矢量水听器进行了灵敏度和指向性检测, 检测结果与理论计算
结果吻合。该矢量水听器在低频频段内具有较好的灵敏度和“ 8 ” 字型指向性, 适合用于浮标、 潜标、
UUV ( 无人水下航行器) 等平台的水声监测模块。

关键词:矢量水听器; 加速度传感器; 低频

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 01-0070-04

Develo p mentoflow-fre q uenc y co-vibrationvectorh y dro p honeusedfor

underwatertar g etmonitorin g

,
,
GESon g FUChan g BIANJiacon g SUYubo , GUIHon g men g
,

( Shan g haiMarineElectronicE q ui p mentResearchInstitute , Shan g hai201108 , China )

Abstract : Inthis p a p er , basedon3Dp iezo-electricaccelerometer , aco-vibrationvectorh y dro p honea pp licableat

lowfre q uenc y isdesi g nedanditsacoustic p erformanceiscalculated.Asam p leofthisvectorh y dro p honeismadeand

tested.Thediameterofthevectorh y dro p honesam p leis78mm.Testofsensitivit y anddirectivit y is p roceededina

standin gwavetube.Thetestresultsareconsistentwiththecalculationresults.Thevectorh y dro p honehashi g h

sensitivit y and 8 sha p edirectivit y atlowfre q uenc y .Thisvectorh y dro p honeisa pp ro p riateforunderwateracoustic

detectin gonp latformssuchasfloat , subsurfacebuo yandUUV ( unmannedunderwatervehicle ) .

Ke ywords : vectorh y dro p hone ; accelerationtransducer ; lowfre q uenc y
水声换能器( 水听器) 是有效的水下信息探测设 学平台并对船舶噪声进行监测, 可以及时发现异常
备, 受到各国的极大重视 [ 1-2 ] 。与传统的标量水听器 船舶噪声, 保障人员健康安全。低频船舶噪声对人
基阵相比, 矢量水听器无需成阵即可获得水中声场 员及海洋生物的危害更大 [ 8 ] , 这就要求水下声学传
的矢量信息, 具有体积小、 质量轻等优势。目前, 矢 感器具有较高的低频灵敏度。
量水听器技术发展的主要方向包括低频检测、 高信 笔者基于水中声矢量信号的低频检测问题, 设
噪比、 小型化 [ 3-4 ] 、 阵列化 [ 5 ] 、 新材料 [ 6 ] 、 多用途、 工程 计了一款三维同振式球型矢量水听器, 并对该矢量
化应用等。 水听器的性能进行理论计算, 经驻波管灵敏度检测,
船舶噪声会损害船员及海洋生物的健康, 同时 发现计算结果与实际检测结果吻合良好。
其可以在一定程度上反映船体状态 [ 7 ] 。布置水下声 该矢量水听器在 20~800 Hz频段内拥有较好

的等效声压灵敏度以及“ 8 ” 字型指向性, 且体积相对
收稿日期: 2021-06-10 较小, 十分适用于浮标等海上声学监测平台, 可布放

作者简介: 葛 松( 1994- ),男,硕士, 主要从事矢量水听器的
在港口等处, 用于对过往的船舶噪声等水下低频声
研究工作
信号进行监测。
通信作者: 葛 松, 995699254@ qq .com
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2022 年 第 44 卷 第 1 期

无损检测