專利名稱：一種矢量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域本實用新型涉及聲學測量和定位系統(tǒng)的傳感器領(lǐng)域，尤其適用于海洋水下聲學三維矢量信息和一維聲壓信息獲取的矢量水聽器，可用于空氣測量和地層測量的矢量傳感器。
背景技術(shù)：
矢量水聽器是用來測量水下聲場矢量信息(聲壓梯度、質(zhì)點振速、加速度、位移或聲強等)的聲接收傳感器。組合矢量水聽器由聲壓水聽器與直接或間接測量振速的傳感器等以不同方式同心地組合而成。單個小尺度矢量水聽器就可具有不隨頻率變化的“8”字形或心臟形指向性，因此由它構(gòu)成的矢量陣與傳統(tǒng)的聲壓水聽器陣相比，相同尺寸的矢量陣可獲得更大的空間增益。換句話說，要得到相同的空間增益，用組合矢量水聽器成陣，將大大減小陣的尺寸。
矢量水聽器可用于遠程浮標陣聲吶和DIFAR定向浮標、戰(zhàn)略拖曳線列陣、矢量舷側(cè)陣、矢量艦殼陣及矢量水雷聲引信。
平板陶瓷元件的彎曲振動由于其頻帶窄、應(yīng)力集中易損壞，而壓電陶瓷圓管的剛度要大于平板，因此可以提高固有頻率。
矢量水聽器，按其所測量的物理量不同可分為聲壓梯度水聽器、位移水聽器、振速水聽器和加速度水聽器，按其與聲場的相互作用方式可分為壓差型和慣性型。常見的慣性型矢量水聽器有球形、橢球形、柱形?，F(xiàn)有技術(shù)的球形矢量水聽器，如哈爾濱工程大學賈志富“三維同振球型矢量水聽器的特征及其結(jié)構(gòu)設(shè)計”(應(yīng)用聲學，2001年第20卷第4期)，尺寸大、工藝復雜，不利于安裝，存在工程適用性缺陷。
國外報道的柱形矢量傳感器，如美國J.B.Franklin and P.J.Barry“AcousticParticle Acceleration Sensors”Acoustic Particle Velocity Sensors.DesignPerformance And Applications.1996(American Institue of Physics，Woodbury)，是質(zhì)點振動加速度傳感器，它獲取二維加速度信息。缺少一維矢量信息，使信息處理方法減少，其安裝固定方式又限制了它的應(yīng)用范圍。
現(xiàn)有技術(shù)存在下列缺陷(1)在海洋拖曳電纜上安裝柱形矢量傳感器，獲取的信息有限，缺少一維矢量信息，應(yīng)用范圍受到一定限制。
(2)采用球形結(jié)構(gòu)的三維矢量傳感器，彈性懸掛件需手工安裝調(diào)節(jié)，而且體積重量大、不易安裝。
(3)采用球形結(jié)構(gòu)的三維矢量傳感器，不適合在海洋拖曳線列聲陣上安裝應(yīng)用。
(4)傳感器與彈性懸掛件的防扭轉(zhuǎn)效果存在不足，使矢量傳感器的聲學性能受到影響。
(5)球形結(jié)構(gòu)矢量傳感器制作工藝較為復雜，總成時間長，成本高，功效低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型公開了一種矢量傳感器，提出一種頻帶寬、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定慣性型組合矢量傳感器。它由同心的聲壓與二維正交加速度信息組合而成，單個小尺度矢量水聽器就可獲得偶極子指向性，將其聲壓與加速度信息經(jīng)簡單處理即可獲得“心臟形”指向性，可工作在較低的頻率。由傳感器組合101、安裝骨架102和安裝支撐環(huán)103構(gòu)成，海洋水聲探測用的矢量傳感器采用柔性支撐環(huán)可以直接套在拖纜的聲陣上，安裝操作十分簡捷。本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)方案是一種矢量傳感器，由傳感器組合101、安裝骨架102和安裝支撐環(huán)103構(gòu)成，在于安裝支撐環(huán)103套在傳感器組合101上，用緊固件將安裝支撐環(huán)103固定在安裝骨架102上，傳感器組合101與安裝骨架102構(gòu)成柔性支撐連接或剛性連接的三維矢量傳感器；安裝支撐環(huán)103可包括柔性固定支撐環(huán)103-1和柔性支撐環(huán)103-2。
所述的一種矢量傳感器，在于傳感器組合101由中心支撐環(huán)201、絕緣支撐環(huán)組202、傳感元件組合203、質(zhì)量塊204、開孔端蓋205和插針或?qū)Ь€206、端蓋207、固定填充層208、傳感器外殼209、絕緣片210和緊固件211組成，其中傳感器組合101由傳感元件組203構(gòu)成三維組合式矢量傳感器，它包括一維軸向聲壓梯度矢量、一維聲壓標量和二維徑向正交加速度矢量；所述的傳感元件組合203是由多件壓電元件組成，傳感元件組合的壓電元件數(shù)為4～6件，采用軸向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，傳感元件為圓管形或平板形，壓電元件包括壓電陶瓷、壓電單晶、PVDF聚合物壓電薄膜以及上述多種材料的壓電元件組合；所述的傳感元件組合203優(yōu)選圓管形壓電元件，數(shù)量為3對6件，構(gòu)成以中心支撐座201為中心的軸向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)；外層一對圓管形壓電元件203-1和203-1’分別以絕緣支撐環(huán)202-2和202-2’及開孔端蓋205與端蓋207支撐固定，外層的另一對圓管形壓電元件203-2和203-2’分別以固定在中心支撐座201上的絕緣支撐環(huán)202-1和202-1’與絕緣支撐環(huán)202-2和202-2’支撐固定；內(nèi)層的一對圓管形壓電元件203-3和203-3’通過中心支撐座201的圓槽與絕緣片210和210’支撐，絕緣片210和210’的軸向一側(cè)加上質(zhì)量塊204和204’，并用緊固件211分別將質(zhì)量塊204和204’、絕緣片210和210’以及壓電元件203-3和203-3’對稱固緊在中心支撐座201上。
所述的一種矢量傳感器，在于所述的傳感器外殼209上開有軸向防滑動的定位凹槽301和徑向防扭動的定位凹槽302，槽式結(jié)構(gòu)包括矩形槽、梯形槽和鍵槽，優(yōu)選矩形槽；所述的傳感器外殼209軸向防滑動定位凹槽301的對數(shù)為1～2對，在傳感器外殼209的軸向均勻分布，優(yōu)選的對數(shù)為1對，分布在傳感器外殼209的兩端；所述的傳感器外殼209徑向防扭動定位凹槽302的對數(shù)為2～4對，優(yōu)選的對數(shù)為2對，在傳感器外殼209的徑向?qū)ΨQ分布，優(yōu)選在傳感器外殼209兩端軸向防滑動定位凹槽301的部位。
所述的一種矢量傳感器，在于用于水聲探測的矢量傳感器安裝支撐環(huán)103為一種柔性支撐環(huán)，它帶有防扭動凸起401和徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)402，安裝支撐環(huán)103裝配在傳感器外殼209徑向防扭動槽內(nèi)，防扭動突起401定位在傳感器的軸向防滑動槽內(nèi)，徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)402用螺釘固定在安裝骨架102上；所述安裝支撐環(huán)103采用耐油、防老化、防腐蝕的橡膠或聚氨酯材料；所述安裝支撐環(huán)103的防扭動突起401和徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)402的對數(shù)為2～4對，優(yōu)選的對數(shù)為2對。
所述的一種矢量傳感器，在于傳感元件組合203的傳感壓電元件采用軸向?qū)ΨQ、成對安裝，成對傳感元件的電性能優(yōu)選配對，與傳感壓電元配套的絕緣支撐環(huán)組202成對安裝，絕緣支撐環(huán)202的支撐面使每個傳感壓電元件的聲中心保持在同一平面。
所述的一種矢量傳感器，在于安裝骨架701為空心圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)的兩個端面上開有徑向?qū)ΨQ分布的螺絲孔702，而且兩個端面螺絲孔702軸向?qū)ΨQ，傳感器組合101置于安裝骨架701的空心圓柱結(jié)構(gòu)內(nèi)，圓柱結(jié)構(gòu)內(nèi)徑大于傳感器組合101外徑，借助套在傳感器組合101的柔性支撐環(huán)103-1和緊固螺釘，柔性懸掛固定在安裝骨架701的圓柱孔內(nèi)；所述的安裝骨架701的圓環(huán)壁上開有軸向通孔703，軸向通孔703為傳感器提供線纜通道；所述的安裝骨架701采用玻璃鋼、聚碳酸酯、尼龍和ABS塑料類非金屬材料或合金鋁、不銹鋼和銅類金屬材料。
所述的一種矢量傳感器，在于所述的絕緣支撐環(huán)組202包括倒T型截面絕緣支撐環(huán)202-2和L型截面絕緣支撐環(huán)202-2，采用環(huán)氧或聚氨酯塑料的絕緣支撐環(huán)為傳感元件的支撐件。
本實用新型的有益效果是(1)本發(fā)明矢量傳感器應(yīng)用于海洋水聲探測，可以獲取二維加速度信息和一維矢量信息，三維矢量傳感器信息的處理方法多，應(yīng)用范圍得到了拓寬。
(1)采用柱形對稱懸臂結(jié)構(gòu)的三維矢量傳感器，一對懸臂結(jié)構(gòu)傳感器嵌套，因而體積小、重量輕，容易滿足小尺寸安裝環(huán)境的要求。
(2)由于有效地克服矢量傳感器在拖曳線陣導流套內(nèi)的軸向滑動和徑向扭動，減小自噪聲，提高靈敏度，可顯著提高測量精度。
(3)傳感器與安裝骨架采用柔性支撐環(huán)，使矢量傳感器具有良好的抗流噪聲效果，可顯著提高矢量傳感器的聲學性能。
(4)矢量傳感器制作工藝更加合理，在拖曳線列聲陣中的安裝十分簡便快捷，總成時間短，成本低，功效高。


圖1是本實用新型一種圓柱形矢量傳感器實施例的部件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1本實用新型一種圓柱形矢量傳感器實施例的部件結(jié)構(gòu)的A向側(cè)視圖；圖3是本實用新型一種實施例圓柱形矢量水聽器實施例傳感器組合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型一種矢量傳感器防扭防滑外殼實施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4本實用新型一種矢量傳感器防扭防滑外殼實施例之一的結(jié)構(gòu)的B向側(cè)視圖；圖6是本實用新型一種矢量傳感器防扭防滑外殼實施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6是本實用新型一種矢量傳感器防扭防滑外殼實施例之二的結(jié)構(gòu)的C向側(cè)視圖；圖8是本實用新型一種矢量傳感器柔性支撐環(huán)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實用新型一種矢量傳感器支撐環(huán)施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實用新型一種矢量傳感器實施例的帶柔性支撐環(huán)的安裝骨架結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是圖10本實用新型一種矢量傳感器實施例的帶柔性支撐壞的安裝骨架結(jié)構(gòu)的D向側(cè)視圖；圖12是本實用新型一種矢量傳感器實施例的三維組合矢量傳感器實測的一維X軸向聲壓梯度矢量通道指向性圖；圖13是本實用新型一種矢量傳感器實施例的三維組合矢量傳感器實測的一維聲壓通道指向性圖；圖14是本實用新型一種矢量傳感器實施例的三維組合矢量傳感器實測的Y徑向二維正交加速度矢量通道指向性圖；圖15是本實用新型一種矢量傳感器實施例的三維組合矢量傳感器實測的Z徑向二維正交加速度矢量通道指向性圖。
圖1和圖2中101——傳感器組合；102——安裝骨架；103-1——柔性固定支撐環(huán)；103-2——柔性支撐環(huán)；圖3中201——中心支撐座；202——絕緣支撐環(huán)組；203——傳感元件組合；103-2——；204和204’——質(zhì)量塊；205——開孔端蓋；206——插針或?qū)Ь€；207——端蓋；208——固定填充層；209——水聽器外殼；210和210’——絕緣片；211——緊固件；202-1和202-1’——L型截面絕緣支撐圓環(huán)；202-2和202-2’——T型截面絕緣支撐圓環(huán)；203-1和203-1’——壓電元件1；203-2和203-2’——壓電元件2；203-3和203-3’——壓電元件3；圖8和圖9中401——防扭動凸起；402——徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)；圖10和圖11中701——安裝骨架；702——螺絲孔；703——走線孔。
圖12、圖13、圖14和圖15為一矢量傳感器實施例的一維X軸向聲壓梯度矢量通道指向性圖和一維聲壓通道指向性圖以及Y和Z徑向二維正交加速度矢量通道指向性圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出本實用新型的實施例圖1和圖2是本實用新型一種實施例圓柱形矢量傳感器部件結(jié)構(gòu)示意圖和A向側(cè)視圖。圓柱形矢量傳感器包括由傳感器組合101、安裝骨架102和安裝支撐環(huán)103，安裝支撐環(huán)103-1和103-2套在傳感器組合101上，用緊固件將安裝支撐環(huán)103-1固定在安裝骨架102上，使得傳感器組合101與安裝骨架102構(gòu)成柔性支撐連接或剛性支撐連接。
圖3給出的是本實用新型一種矢量傳感器實施例傳感器組合的結(jié)構(gòu)示意圖，這是用于水下動態(tài)工作的一種圓柱形矢量傳感器的三維慣性型矢量水聽器。傳感元件組203中外層的203-1和203-1’是兩只同向極化的壓電陶瓷圓管，構(gòu)成梯度通道，拾取軸向聲壓梯度矢量信息；外層的203-2和203-2’是兩只反向極化的壓電陶瓷圓管，構(gòu)成聲壓通道，拾取聲壓標量信息；內(nèi)層的203-3和203-3’是兩只四等分電極的壓電陶瓷圓管，它們與中心支撐座201、絕緣片210和210’、質(zhì)量塊204和240’及緊固件211構(gòu)成以201為中心支撐座的懸臂梁結(jié)構(gòu)的彎曲振動二維加速度傳感器，拾取徑向二維正交加速度矢量信息；一組插針206分別用引線連接各壓電元件的輸出電極，插針206分別插入開孔蓋板205孔中，將三維組合的傳感元件組203置于傳感器外殼209內(nèi)圓柱中心，借助模具，在傳感器外殼209內(nèi)圓柱與感元件組203之間的間隙及兩端蓋外側(cè)注入聚氨酯橡膠，凝固后形成固定填充層208，構(gòu)成的三維組合慣性型矢量水聽器具有良好的“8”字指向性，當水聽器在水下接收到聲波時，就會輸出由聲波作用在水聽器上經(jīng)聲電能量轉(zhuǎn)換而形成的聲壓和質(zhì)點加速度信息。
慣性型組合傳感器的結(jié)構(gòu)由剛性圓柱外殼、中心支座、一對外側(cè)對稱安裝的同向極化的壓電陶瓷管作為聲壓傳感器，一對內(nèi)側(cè)對稱安裝的反向極化的壓電陶瓷管作為壓力梯度傳感器，一對分割電極的陶瓷管及與之剛性連接的質(zhì)量塊(由螺釘固定在中間支座上)組成。其中兩只全電極的陶瓷管是作為聲壓水聽器用的，其內(nèi)核—兩只對稱安裝的全電極的壓電陶瓷管構(gòu)成二維正交加速度傳感器。
本實用新型一種矢量傳感器防扭防滑外殼實施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖及其B向側(cè)視圖如圖4和圖5所示，實施例之一給出的矢量傳感器防扭防滑外殼209采用4個軸向均勻分布的軸向防滑槽301和每個軸向防滑槽301上均勻分布8個徑向防扭凹槽。
本實用新型一種矢量傳感器防扭防滑外殼實施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖及其C向側(cè)視圖如圖6和圖7所示，實施例之二給出的矢量傳感器防扭防滑外殼209采用2個軸向兩端分布的軸向防滑凹槽301，在每個軸向防滑凹槽301上均勻分布4個徑向防扭凹槽。矢量傳感器采用防扭防滑外殼，可以有效防扭防滑，減小相對于安裝平臺測量聲中心的位移誤差，提高測向精度，適宜于動態(tài)工作的使用環(huán)境。
圖8和圖9給出了本實用新型一種矢量傳感器固定支撐環(huán)的兩個實施例；兩種固定支撐環(huán)103-1和103-2都帶有防扭動凸起401；圖5為柔性固定支撐環(huán)103-1，它還帶有徑向?qū)ΨQ、柔性的懸掛結(jié)構(gòu)402。對稱柔性支撐環(huán)組合可有效吸收喘流噪聲，抵消動態(tài)振動噪聲的影響，提高抗流噪聲的能力，使傳感器組合受力均勻，有效減隔振，而且安裝十分簡捷。
圖10和圖11給出本實用新型一種矢量傳感器帶柔性支撐壞的安裝骨架結(jié)構(gòu)示意圖及其D向側(cè)視圖；帶徑向防扭動凸起401和徑向均勻分布懸掛結(jié)構(gòu)402的柔性支撐壞103-1，借助于螺釘固定在安裝骨架701上，安裝骨架701的圓環(huán)別壁上，軸向開有4～6個均勻分布的過線通孔703。
圖12、圖13、圖14和圖15給出的是本實用新型一種三維組合矢量傳感器實施例實測的三維矢量通道指向性圖和一維聲壓通道指向性圖。圖12為一矢量傳感器實施例的一維X軸向聲壓梯度矢量通道指向性圖，圖13、圖14和圖15為同一矢量傳感器實施例的一維聲壓通道指向性圖以及Y與Z徑向二維正交加速度矢量通道指向性圖。
本實用新型一種矢量傳感器構(gòu)成的三維同振柱形組合矢量傳感器，由同心的聲壓、聲壓梯度及二維正交加速度傳感器組合而成，單個小尺度組合矢量傳感器就可獲得(聲壓全向標量、X軸聲壓梯度矢量及Y、Z二軸向加速度矢量)四個通道的信息。
結(jié)構(gòu)新穎，簡單合理，其主要構(gòu)件有防扭轉(zhuǎn)(金屬或非金屬)外殼、中心支撐、去耦環(huán)、二對對稱安裝的全電極的壓電陶瓷管，二只分割電極的陶瓷管及與之剛性連接的質(zhì)量塊。其中壓電陶瓷管(全電極)是作為聲壓傳感器用的。壓電陶瓷管(全電極)是為獲得X軸向聲壓梯度用的。四等分電極陶瓷管(二只)及與之剛性連接的質(zhì)量塊構(gòu)成基于懸臂梁式彎曲振動模的二維加速度傳感器，它拾取Y、Z軸向的加速度信息。
權(quán)利要求1.一種矢量傳感器，由傳感器組合(101)、安裝骨架(102)和安裝支撐環(huán)(103)構(gòu)成，其特征在于安裝支撐環(huán)(103)套在傳感器組合(101)上，用緊固件將安裝支撐環(huán)(103)固定在安裝骨架(102)上，傳感器組合(101)與安裝骨架(102)構(gòu)成柔性支撐連接或剛性連接的三維矢量傳感器；安裝支撐環(huán)(103)可包括柔性固定支撐環(huán)(103-1)和柔性支撐環(huán)(103-2)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種矢量傳感器，其特征在于傳感器組合(101)由中心支撐環(huán)(201)、絕緣支撐環(huán)組(202)、傳感元件組合(203)、質(zhì)量塊(204)、開孔端蓋(205)和插針或?qū)Ь€(206)、端蓋(207)、固定填充層(208)、傳感器外殼(209)、絕緣片(210)和緊固件(211)組成，其中傳感器組合(101)由傳感元件組(203)構(gòu)成三維組合式矢量傳感器，它包括一維軸向聲壓梯度矢量、一維聲壓標量和二維徑向正交加速度矢量；所述的傳感元件組合(203)是由多件壓電元件組成，傳感元件組合的壓電元件數(shù)為4～6件，采用軸向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，傳感元件為圓管形或平板形，壓電元件包括壓電陶瓷、壓電單晶、PVDF聚合物壓電薄膜以及上述多種材料的壓電元件組合；所述的傳感元件組合(203)優(yōu)選圓管形壓電元件，數(shù)量為3對6件，構(gòu)成以中心支撐座(201)為中心的軸向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)；外層一對圓管形壓電元件(203-1)和(203-1’)分別以絕緣支撐環(huán)(202-2)和(202-2’)及開孔端蓋(205)與端蓋(207)支撐固定，外層的另一對圓管形壓電元件(203-2)和(203-2’)分別以固定在中心支撐座(201)上的絕緣支撐環(huán)(202-1)和(202-1’)與絕緣支撐環(huán)(202-2)和(202-2’)支撐固定；內(nèi)層的一對圓管形壓電元件(203-3)和(203-3’)通過中心支撐座(201)的圓槽與絕緣片(210)和(210’)支撐，絕緣片(210)和(210’)的軸向一側(cè)加上質(zhì)量塊(204)和(204’)，并用緊固件(211)分別將質(zhì)量塊(204)和(204’)、絕緣片(210)和(210’)以及壓電元件(203-3)和(203-3’)對稱固緊在中心支撐座(201)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種矢量傳感器，其特征在于所述的傳感器外殼(209)上開有軸向防滑動的定位凹槽(301)和徑向防扭動的定位凹槽(302)，槽式結(jié)構(gòu)包括矩形槽、梯形槽和鍵槽，優(yōu)選矩形槽；所述的傳感器外殼(209)軸向防滑動定位凹槽(301)的對數(shù)為1～2對，在傳感器外殼(209)的軸同均勻分布，優(yōu)選的對數(shù)為1對，分布在傳感器外殼(209)的兩端；所述的傳感器外殼(209)徑向防扭動定位凹槽(302)的對數(shù)為2～4對，優(yōu)選的對數(shù)為2對，在傳感器外殼(209)的徑向?qū)ΨQ分布，優(yōu)選在傳感器外殼(209)兩端軸向防滑動定位凹槽(301)的部位。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種矢量傳感器，其特征在于用于水聲探測的矢量傳感器安裝支撐環(huán)(103)為一種柔性支撐環(huán)，它帶有防扭動凸起(401)和徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)(402)，安裝支撐環(huán)(103)裝配在傳感器外殼(209)徑向防扭動槽內(nèi)，防扭動突起(401)定位在傳感器的軸向防滑動槽內(nèi)，徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)(402)用螺釘固定在安裝骨架(102)上；所述安裝支撐環(huán)(103)采用耐油、防老化、防腐蝕的橡膠或聚氨酯材料；所述安裝支撐環(huán)(103)的防扭動突起(401)和徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)(402)的對數(shù)為2～4對，優(yōu)選的對數(shù)為2對。
5.如權(quán)利要求3所述的一種矢量傳感器，其特征在于用于水聲探測的矢量傳感器安裝支撐環(huán)(103)為一種柔性支撐環(huán)，它帶有防扭動凸起(401)和徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)(402)，安裝支撐環(huán)(103)裝配在傳感器外殼(209)徑向防扭動槽內(nèi)，防扭動突起(401)定位在傳感器的軸向防滑動槽內(nèi)，徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)(402)用螺釘固定在安裝骨架(102)上；所述安裝支撐環(huán)(103)采用耐油、防老化、防腐蝕的橡膠或聚氨酯材料；所述安裝支撐環(huán)(103)的防扭動突起(401)和徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)(402)的對數(shù)為2～4對，優(yōu)選的對數(shù)為2對。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種矢量傳感器，其特征在于傳感元件組合(203)的傳感壓電元件采用軸向?qū)ΨQ、成對安裝，成對傳感元件的電性能優(yōu)選配對，與傳感壓電元配套的絕緣支撐環(huán)組(202)成對安裝，絕緣支撐環(huán)(202)的支撐面使每個傳感壓電元件的聲中心保持在同一平面。
7.如權(quán)利要求4所述的一種矢量傳感器，其特征在于傳感元件組合(203)的傳感壓電元件采用軸向?qū)ΨQ、成對安裝，成對傳感元件的電性能優(yōu)選配對，與傳感壓電元配套的絕緣支撐環(huán)組(202)成對安裝，絕緣支撐環(huán)(202)的支撐面使每個傳感壓電元件的聲中心保持在同一平面。
8.如權(quán)利要求1或2或7所述的一種矢量傳感器，其特征在于安裝骨架(701)為空心圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)的兩個端面上開有徑向?qū)ΨQ分布的螺絲孔(702)，而且兩個端面螺絲孔(702)軸向?qū)ΨQ，傳感器組合(101)置于安裝骨架(701)的空心圓柱結(jié)構(gòu)內(nèi)，圓柱結(jié)構(gòu)內(nèi)徑大于傳感器組合(101)外徑，借助套在傳感器組合(101)的柔性支撐環(huán)(103-1)和緊固螺釘，柔性懸掛固定在安裝骨架(701)的圓柱孔內(nèi)；所述的安裝骨架(701)的圓環(huán)壁上開有軸向通孔(703)，軸向通孔(703)為傳感器提供線纜通道；所述的安裝骨架(701)采用玻璃鋼、聚碳酸酯、尼龍和ABS塑料類非金屬材料或合金鋁、不銹鋼和銅類金屬材料。
9.如權(quán)利要求4所述的一種矢量傳感器，其特征在于安裝骨架(701)為空心圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)的兩個端面上開有徑向?qū)ΨQ分布的螺絲孔(702)，而且兩個端面螺絲孔(702)軸向?qū)ΨQ，傳感器組合(101)置于安裝骨架(701)的空心圓柱結(jié)構(gòu)內(nèi)，圓柱結(jié)構(gòu)內(nèi)徑大于傳感器組合(101)外徑，借助套在傳感器組合(101)的柔性支撐環(huán)(103-1)和緊固螺釘，柔性懸掛固定在安裝骨架(701)的圓柱孔內(nèi)；所述的安裝骨架(701)的圓環(huán)壁上開有軸向通孔(703)，軸向通孔(703)為傳感器提供線纜通道；所述的安裝骨架(701)采用玻璃鋼、聚碳酸酯、尼龍和ABS塑料類非金屬材料或合金鋁、不銹鋼和銅類金屬材料。
10.如權(quán)利要求1或2或5或7或9述的一種矢量傳感器，其特征在于所述的絕緣支撐環(huán)組(202)包括倒T型截面絕緣支撐環(huán)(202-2)和L型截面絕緣支撐環(huán)(202-2)，采用環(huán)氧或聚氨酯塑料的絕緣支撐環(huán)為傳感元件的支撐件。
專利摘要本實用新型公開了一種矢量傳感器，它涉及聲學測量和定位系統(tǒng)的傳感領(lǐng)域，尤其適用于海洋水下聲學三維矢量信息和一維聲壓信息獲取的矢量水聽器；由傳感器101、安裝骨架102和安裝支撐環(huán)103構(gòu)成，安裝支撐環(huán)一種帶有防扭凸起和徑向?qū)ΨQ的懸掛結(jié)構(gòu)的柔性支撐環(huán)，裝配在水聽器外殼的徑向防扭動槽內(nèi)，懸掛結(jié)構(gòu)用螺釘固定在安裝骨架102上；由多件壓電元件組成的傳感元件組合采用軸向?qū)ΨQ懸臂梁或剛性結(jié)構(gòu)彎曲振動，形成包括一維軸向聲壓梯度矢量、一維聲壓標量和二維徑向正交加速度矢量的三維組合式矢量傳感器，其信息處理方法多，應(yīng)用范圍寬，有效抗流噪聲，測量精度高，聲學性能良好，可用作空氣和地層測量的矢量傳感器。
文檔編號H04R1/44GK2814340SQ20052010198
公開日2006年9月6日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者孟洪 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所