Комбинированный гидроакустический приемник

Полезная модель представляет собой комбинированный гидроакустический приемник соколеблющегося типа с встроенными в корпус гидрофонами и позволяет измерять как вектор колебательного ускорения, так и скалярное давление в поле акустической волны. Приемник включает корпус из двух частей шатровой формы, между которыми установлено центральное кольцо с двумя противоположно расположенными в корпусе держателями. Кольцо снабжено четырьмя равномерно распределенными по окружности отверстиями, закрытыми крышками, свод которых опирается на пьезокерамические кольца, попарно установленные так, чтобы поляризация одной пары была противоположна поляризации другой пары, образуя гидрофонный канал. Каждый из трех векторных канала, оси чувствительности которых ортогональны, состоит из двух симметрично расположенных относительно центра корпуса чувствительных элементов, выполненных в виде набора пьезокерамических колец, одним концом опирающихся на расположенную в центре корпуса инерционную массу. Вторые концы чувствительных элементов горизонтальных каналов опираются на центральное кольцо, а вертикального канала - на держатели. Каналы подключены к дифференциальным усилителям, платы которых установлены на инерционной массе

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована для проведения векторно-скалярных измерений параметров гидроакустических полей в морях и океанах.

Известен комбинированный гидроакустический приемник, содержащий корпус, инерционную массу, расположенную в центре корпуса, гидрофонный канал из четырех пьезоэлектрических сегментов корпуса, и три векторных канала, каждый из которых выполнен в виде двух пьезоэлементов, установленных центрально симметрично между корпусом и грузом, а также четыре предварительных усилителя, расположенных на плате (п.РФ 89794 U1). Однако данный приемник относится к высокочастотным приемникам и обладает невысокой чувствительностью на низких (ниже 1000 Гц) частотах. Кроме того, сегменты, образующие гидрофонный канал, имеют одинаковую поляризацию и не могут подключаться дифференциально, с целью подавления синфазной наводки.

Известен комбинированный гидроакустический приемник (КГП), принятый за прототип, содержащий сферический полый корпус, гидрофонный канал подключенный выходом к усилителю, три векторных канала, каждый из которых выполнен в виде двух последовательно соединенных биморфных пьезоэлектрических элементов, расположенных внутри сферического корпуса и подключенных к усилителям. Биморфные пьезоэлектрические элементы каждого векторого канала попарно установлены на корпусе напротив друг друга, а оси чувствительности векторных каналов образуют декартову систему координат. Гидрофонный канал выполнен в виде двух полых пьезоэлектрических элементов, закрепленных снаружи сферического корпуса напротив друг друга и электрически соединенных параллельно (п.РФ 88237, МПК H04R 1/44).

Недостатками прототипа является параллельное подключение гидрофонов к электрическому усилителю, что не дает возможности компенсировать электрические наводки на гидрофонный канал, расположение гидрофонов вне корпуса приемника, что увеличивает его габаритные размеры, а также необходимость наносить на корпус металлическое покрытие, увеличивающее стоимость изготовления и требующая наличие специального оборудования, а также сложная технология прессования сферического корпуса,

Техническим результатом, получаемым от внедрения полезной модели, является подавление электрической наводки на гидрофонный канал за счет соответствующей ориентации пьезокерамических колец в корпусе приемника и попарно дифференциальному подключению их ко входу электрического усилителя, увеличение чувствительности приемника при сохранении его габаритных размеров и средней плотности за счет размещения печатных плат усилителей каналов непосредственно на инерционной массе, упрощение изготовления корпуса, не требующее специального оборудования.

Данный технический результат достигается комбинированным гидроакустическим приемником, представляющий собой полый корпус из двух частей шатровой формы, между которыми установлено центральное кольцо с двумя противоположно расположенными в корпусе держателями, снабженное четырьмя равномерно распределенными по окружности отверстиями, закрытыми крышками, свод которых опирается на пьезокерамические кольца, попарно установленные так, чтобы поляризация одной пары была противоположна поляризации другой пары, образуя гидрофонный канал, подключенный к предварительному усилителю, три векторных канала, оси чувствительности которых ортогональны, а каждый векторный канал состоит из двух симметрично расположенных относительно центра корпуса чувствительных элементов, выполненных в виде набора пьезокерамических колец, одним концом опирающихся на инерционную массу, расположенную в центре корпуса, а вторым концом чувствительные элементы горизонтальных каналов опираются на центральное кольцо, а вертикального канала - на держатель, при этом в качестве предварительных усилителей используют дифференциальные усилители, платы которых установлены на инерционной массе.

Полезная модель поясняется чертежом (Фиг, а и б), на котором представлена конструктивная схема заявляемого комбинированного гидроакустического приемника (КГП), где а - сечение по вертикали, б - по горизонтали.

Приемник содержит полый корпус, состоящий из центрального кольца (1) и крышек шатровой формы (2). В центральном кольце (1) выполнены четыре отверстия, закрытые крышками (3), уплотняемые резиновыми кольцами (4). Крышки (3) опираются на пьезокерамические кольца (5), устанавливаемые попарно так, чтобы поляризация одной пары была противоположна поляризации другой пары (на чертеже направление поляризации указано символом «+»). Чувствительные элементы векторных каналов (6) опираются через инерционную массу (7) на центральное кольцо (1), образуя трехканальный акселерометр с ортогональными осями, при этом вертикальный канал опирается на держатели (11), прикрепляемые к кольцу (1) винтами. К инерционной массе (7) крепятся платы предварительных усилителей (8) посредством винтов (9). Выходные сигналы предварительных усилителей выводятся из корпуса через гермовводы 10. Зазор между крышками (2) и корпусом (1) уплотняется герметиком.

КГП работает следующим образом.

При воздействии звуковой волны на КГП последний соколеблется с частицами жидкости и подвергается переменному акустическому давлению. При этом на пьезоэлементах гидрофонного канала (5) и пьезоэлементах векторных каналов (6) возникают электрические сигналы, пропорциональные соответственно акустическому давлению и проекциям колебательного ускорения частиц среды в звуковой волне на оси чувствительности векторных каналов.

Принятые сигналы усиливаются предварительными усилителями и по проводным линиям (на чертеже не показаны) направляются на дальнейшую обработку с целью регистрации.

Был изготовлен опытный образец приемника со следующими основными характеристиками: радиус корпуса - 66 мм; масса 1,03 кг; вытесняемый объем 1,04 л; рабочий диапазон частот от 10 до 1000 Гц; потребляемый ток 0,12 А; напряжение питания 12 В. Эксплуатация приемника осуществлялась в составе специального модуля, имеющего упругие элементы подвеса, транспортно-арретирующие устройства и микропроцессорный блок с многоканальным аналого-цифровым преобразователем и картой памяти для хранения информации. Испытание приемника на маятниковом и гидроакустическом стенде показала чувствительность датчиков к силе составила 0,5-0,6 В/Н, а коэффициент деления характеристик направленности менялся от 18 до 32 дБ для различных частот и каналов.

Комбинированный гидроакустический приемник, включающий герметичный полый корпус, выполненный из двух частей, гидрофонный канал, три векторных канала, оси чувствительности которых ортогональны, и предварительные усилители, к соответствующим входам которых подключены каналы, отличающийся тем, что корпус выполнен из двух частей шатровой формы, между которыми установлено центральное кольцо с двумя противоположно расположенными в корпусе держателями, снабженное четырьмя равномерно распределенными по окружности отверстиями, закрытыми крышками, свод которых опирается на пьезокерамические кольца, попарно установленные так, чтобы поляризация одной пары была противоположна поляризации другой пары, образуя гидрофонный канал; каждый векторный канал состоит из двух симметрично расположенных относительно центра корпуса чувствительных элементов, выполненных в виде набора пьезокерамических колец, одним концом опирающихся на инерционную массу, расположенную в центре корпуса, при этом вторые концы чувствительных элементов горизонтальных каналов опираются на центральное кольцо, а вертикального канала - на держатели, а в качестве предварительных усилителей используют дифференциальные усилители, платы которых установлены на инерционной массе.