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同振式三轴向矢量水听器设计与实现 被引量:5
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作者 孙芹东 侯文姝 +1 位作者 王文龙 王超 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期952-956,共5页
根据实际工程需要,设计、制作同振式三轴向矢量水听器,其外形为柱体两端带半球帽的圆柱体,声压通道和矢量通道在结构上结合为一体。矢量水听器外形尺寸为Φ54×72 mm、工作频带为20 Hz^2 000 Hz。在国防科技工业水声一级计量站驻波... 根据实际工程需要,设计、制作同振式三轴向矢量水听器,其外形为柱体两端带半球帽的圆柱体,声压通道和矢量通道在结构上结合为一体。矢量水听器外形尺寸为Φ54×72 mm、工作频带为20 Hz^2 000 Hz。在国防科技工业水声一级计量站驻波管对研制的矢量水听器进行了测试,测试结果表明:声压通道声压灵敏度级为-192.7 d B(0 d B=1 V/m Pa)、具有全指向性;矢量通道声压灵敏度级为-185.3 d B(测试频率500 Hz,0 d B=1 V/m Pa)、具有余弦指向性。设计、制作的矢量水听器灵敏度高、通道一致性好、使用方便,满足工程应用需求。 展开更多
关键词 矢量水听器 三轴向 灵敏度 指向性
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中频小型矢量水听器设计研究 被引量:3
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作者 陈洪娟 杨士莪 +1 位作者 王智元 洪连进 《应用声学》 CSCD 北大核心 2006年第6期328-333,共6页
中频小型同振式矢量水听器采用低密度复合材料作为矢量通道外壳、压电加速度计作为内部振动传感器,以拾取水下声场中的矢量信息。与以往同振式矢量水听器设计不同的是每个矢量通道中只放置一只压电加速度计,这样,不仅减小了矢量水听器... 中频小型同振式矢量水听器采用低密度复合材料作为矢量通道外壳、压电加速度计作为内部振动传感器,以拾取水下声场中的矢量信息。与以往同振式矢量水听器设计不同的是每个矢量通道中只放置一只压电加速度计,这样,不仅减小了矢量水听器的体积,降低了水听器的整体平均密度,而且消除了以往同振式矢量水听器设计中矢量通道采用两只配对传感器而引起的相位不一致给矢量水听器定向带来的影响。而声压通道采用PVDF压电薄膜作为敏感元件,以拾取水下声场中的标量信息。 展开更多
关键词 矢量水听器 中频
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同振型三轴光纤矢量水听器设计与实现
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作者 李昌杰 马龙飞 宋佳 《电子制作》 2023年第8期38-40,48,共4页
设计制作一款同振式光纤矢量水听器,其外形为圆球形。光纤矢量水听器是由弹性体、质量块、固定件、底部球壳、球壳上盖、干涉仪组成。外形尺寸为φ100mm。实验测得在100Hz~1kHz频段内,加速度灵敏度≥40dB re 1rad/g,指向性>25dB,对... 设计制作一款同振式光纤矢量水听器,其外形为圆球形。光纤矢量水听器是由弹性体、质量块、固定件、底部球壳、球壳上盖、干涉仪组成。外形尺寸为φ100mm。实验测得在100Hz~1kHz频段内,加速度灵敏度≥40dB re 1rad/g,指向性>25dB,对矢量水听器探头在声学水池中测试加速度灵敏度,通过测试加速度灵敏度为平均43.5dB re 1rad/g,灵敏度波动小于±1.5dB。指向性指标进行测试,我司版本矢量水听器的指向性表现出了“∞”字型图样,指向性约为26dB,该矢量水听器加速度灵敏度高一致性好,使用方便,满足工程应用需求。 展开更多
关键词 三轴向 矢量水听器 加速度灵敏度 指向性
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大深度同振式矢量水听器耐压结构设计 被引量:7
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作者 王文龙 王超 +1 位作者 孙芹东 张小川 《压力容器》 北大核心 2020年第7期44-51,共8页
针对当前矢量水听器工作深度小,无法在水下滑翔机、剖面浮标等大深度水下无人平台上应用的问题,设计了一种大深度同振式矢量水听器的耐压结构。通过分析同振式矢量水听器的拾振原理可知,在设计大深度矢量水听器时,要在满足耐压要求的前... 针对当前矢量水听器工作深度小,无法在水下滑翔机、剖面浮标等大深度水下无人平台上应用的问题,设计了一种大深度同振式矢量水听器的耐压结构。通过分析同振式矢量水听器的拾振原理可知,在设计大深度矢量水听器时,要在满足耐压要求的前提下,使其平均密度与水相当,并使其体积尽量小。采用胶囊形铝合金薄壳方案设计耐压结构,并对该结构的强度失效和稳定性失效临界压力进行了理论计算和有限元仿真,计算和仿真结果显示该耐压结构能够承受20 MPa的压力。最后对矢量水听器样品进行了声学性能测试和耐压测试,该矢量水听器声学性能良好,耐压能力为20 MPa。海上试验表明,该同振式矢量水听器可以在“海燕-Ⅱ”水下滑翔机等大深度水下无人平台上应用。 展开更多
关键词 大深度 矢量水听器 水下无人平台 耐压 胶囊形薄壳
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面向水下滑翔机平台的耐压复合同振式矢量水听器 被引量:5
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作者 孙芹东 张小川 +1 位作者 韩梅 王文龙 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2063-2070,共8页
针对水下声学滑翔机样机研制对小尺寸、耐压复合同振式矢量水听器的迫切需求,设计面向水下滑翔机平台的耐压复合同振式矢量水听器。根据矢量水听器工作原理,对其声压通道和矢量通道进行声学设计;仿真分析压电陶瓷元件和薄壁铝合金壳体... 针对水下声学滑翔机样机研制对小尺寸、耐压复合同振式矢量水听器的迫切需求,设计面向水下滑翔机平台的耐压复合同振式矢量水听器。根据矢量水听器工作原理,对其声压通道和矢量通道进行声学设计;仿真分析压电陶瓷元件和薄壁铝合金壳体耐压特性,完成矢量水听器整体结构设计与制作;进行矢量水听器耐压能力及电声参数测试,将该水听器集成应用于水下声学滑翔机。在南海某海域开展海上试验,采集100~3000 Hz范围内水下声场信息,给出不同频点噪声级随时间的变化曲线,且得到了水面航船经过时不同频点的噪声级变化。结果表明,矢量水听器在1200 m深处可靠工作,设计的矢量水听器满足水下声学滑翔机样机研制应用需求。 展开更多
关键词 矢量水听器 水下声学滑翔机 复合 耐压设计 海上试验
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大深度复合同振式矢量水听器设计 被引量:5
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作者 王文龙 孙芹东 +1 位作者 王超 韩梅 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期149-158,共10页
针对目前深海无人移动平台缺乏与其工作深度相匹配的复合同振式矢量水听器的问题,采用薄壁铝合金球壳作为矢量通道,压电陶瓷圆环作为声压通道,设计制作了一型大深度复合同振式矢量水听器,并用理论计算、有限元仿真和实验测试的方法对其... 针对目前深海无人移动平台缺乏与其工作深度相匹配的复合同振式矢量水听器的问题,采用薄壁铝合金球壳作为矢量通道,压电陶瓷圆环作为声压通道,设计制作了一型大深度复合同振式矢量水听器,并用理论计算、有限元仿真和实验测试的方法对其声学性能和耐压性能进行了验证。该水听器的外径为85 mm,质量为398 g,平均密度为1240 kg/m^(3),工作频段为20~3000 Hz,矢量通道呈余弦指向性,灵敏度为-187 dB@500 Hz,声压通道无指向性,灵敏度为-191 dB@500 Hz,耐压深度为2000 m。海上试验表明,该水听器能够搭载在水下滑翔机等深海无人平台上执行声学探测任务,在大深度声学探测领域具有重大的应用价值。 展开更多
关键词 大深度 复合矢量水听器 耐压 深海无人移动平台
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低频同振式矢量水听器在潜标中的应用研究
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作者 陈赓 聂嵩 +2 位作者 郭飒君 刘浩 郝运博 《声学与电子工程》 2024年第1期14-18,共5页
文章探讨了浅海坐底式采集系统的接收性能,研究了矢量水听器的通道组合形式和信噪比增益,利用湖试和海试数据,分析了信号和海洋背景噪声的相干性,最后利用线谱检测方法对组合通道输出的Lofar图中的低频部分进行了线谱提取,并对低频线谱... 文章探讨了浅海坐底式采集系统的接收性能,研究了矢量水听器的通道组合形式和信噪比增益,利用湖试和海试数据,分析了信号和海洋背景噪声的相干性,最后利用线谱检测方法对组合通道输出的Lofar图中的低频部分进行了线谱提取,并对低频线谱目标进行了方位追踪。海试数据验证,坐底式矢量接收系统具有更高的低频接收增益,结合线谱提取和矢量目标方位估计方法,能更好地对海洋目标进行跟踪。 展开更多
关键词 矢量水听器 坐底采集系统 声能流 线谱检测
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用于矢量水听器的加速度敏感结构 被引量:3
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作者 王文龙 笪良龙 孙芹东 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期778-783,835,共7页
同振式矢量水听器中常用的商用压电加速度计具有质量较大的缺点,限制了矢量水听器的性能提升。为了解决该问题,设计了一种三轴加速度敏感结构,采用厚度剪切压电效应,具有质量轻、灵敏度高等优点。该加速度敏感结构的质量仅为0.039 kg,... 同振式矢量水听器中常用的商用压电加速度计具有质量较大的缺点,限制了矢量水听器的性能提升。为了解决该问题,设计了一种三轴加速度敏感结构,采用厚度剪切压电效应,具有质量轻、灵敏度高等优点。该加速度敏感结构的质量仅为0.039 kg,灵敏度在200 Hz处约为3000 mV/g,工作频段为20~2000 Hz,工作频段内最大横向灵敏度比小于8%。将该加速度敏感结构安装在球形耐压矢量水听器中进行测试,其直径为72 mm,x,y,z通道在200 Hz处的等效声压灵敏度级分别为-191.6,-191.4和-191.8 dB,具有良好的余弦指向性,各通道一致性较好,证明其适合应用在矢量水听器中。并与安装商用加速度计的矢量水听器进行对比,证明其能够有效降低矢量水听器的平均密度,提高灵敏度。 展开更多
关键词 压电加速度计 厚度剪切 有限元仿真 矢量水听器
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紧凑型压电加速度计及其在矢量水听器中的应用 被引量:2
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作者 王文龙 姜兆祯 +1 位作者 孙文祺 孙芹东 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期631-637,共7页
同振式矢量水听器的灵敏度和频率上限受其所采用的加速度传感器的尺寸和质量制约。为了提高矢量水听器的声学性能,设计了一种紧凑型三轴压电加速度计。首先,分析了矢量水听器密度和尺寸对其声学性能的影响;其次,采用剪切式结构设计了压... 同振式矢量水听器的灵敏度和频率上限受其所采用的加速度传感器的尺寸和质量制约。为了提高矢量水听器的声学性能,设计了一种紧凑型三轴压电加速度计。首先,分析了矢量水听器密度和尺寸对其声学性能的影响;其次,采用剪切式结构设计了压电加速度计,其尺寸为25×25×17 mm 3,质量为49.2 g,灵敏度约为2842 mV/g@500 Hz,工作频段为10 Hz~3000 Hz,最大横向灵敏度比小于3%。最后,将其应用在球形矢量水听器中进行了测试,测试结果表明,设计的压电加速度计较双压电片加速度计,体积减小了8倍,质量减小了5倍,灵敏度提高了2倍,工作频段提高了1.2倍,适合应用在同振式矢量水听器中。 展开更多
关键词 压电加速度计 厚度剪切 有限元仿真 矢量水听器
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用于水声信号探测的水下声学滑翔机系统设计 被引量:1
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作者 孙芹东 张林 +1 位作者 孙巍 王文龙 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第7期160-164,共5页
针对水中目标水声信号探测和姿态感知三维复合同振式矢量水听器应用需求,设计了一种应用于水声信号探测的水下声学滑翔机系统,该系统具有噪声低、效费比高、成本低、维护费用低、可重复使用等特点,可采用剖面滑翔方式采集环境噪声及移... 针对水中目标水声信号探测和姿态感知三维复合同振式矢量水听器应用需求,设计了一种应用于水声信号探测的水下声学滑翔机系统,该系统具有噪声低、效费比高、成本低、维护费用低、可重复使用等特点,可采用剖面滑翔方式采集环境噪声及移动目标辐射噪声信息。水下声学滑翔机声学探测分系统数据采集与实时分析单元采用FPGA+DSP架构的设计方案,控制姿态传感器实时采集矢量水听器姿态信息,完成水声信息、姿态信息联合信号处理。试验结果表明,水下声学滑翔机声学系统可在100~3000 Hz范围内采集水声信号,深海良好水文环境条件,采用剖面滑翔工作模式,对船长42 m、船宽6 m、航速8.4 kn水面航船探测距离≥7.8 km。 展开更多
关键词 水下声学滑翔机 水声信号探测 复合矢量水听器 姿态校正 海上试验验证
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柔性元件对同振式矢量水听器接收性能影响研究
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作者 谢攀 张恺 《舰船电子工程》 2015年第4期144-146,共3页
建立了同振球型矢量水听器的物理模型,利用该模型研究了柔性元件对水听器工作频率、振速幅值和相移等性能参数的影响规律。结果表明:水听器尺寸一定时,柔性元件弹性系数越小,水听器下限工作频率越低,一般在零点几到几赫兹之间;柔性元件... 建立了同振球型矢量水听器的物理模型,利用该模型研究了柔性元件对水听器工作频率、振速幅值和相移等性能参数的影响规律。结果表明:水听器尺寸一定时,柔性元件弹性系数越小,水听器下限工作频率越低,一般在零点几到几赫兹之间;柔性元件主要影响低频段振速幅值测量,且弹性系数越大,影响越大,而振速测量过程中由柔性元件引起的相移几乎为零,可忽略不计。 展开更多
关键词 矢量水听器 柔性元件 下限工作频率 速幅值 相移
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同振式矢量水听器耐压球壳优化设计
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作者 王超 王文龙 +1 位作者 孙芹东 孙文祺 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1744-1752,共9页
针对深水矢量水听器的结构耐压问题,推导外压球壳最大应力公式,分析同振式球形矢量水听器的材料和尺寸对其声学性能和耐压性能的影响。基于此,给出一种最小平均密度薄壁耐压球壳的设计方法。从典型深海工程材料中优选7075T6铝合金材料,... 针对深水矢量水听器的结构耐压问题,推导外压球壳最大应力公式,分析同振式球形矢量水听器的材料和尺寸对其声学性能和耐压性能的影响。基于此,给出一种最小平均密度薄壁耐压球壳的设计方法。从典型深海工程材料中优选7075T6铝合金材料,设计、制作一型设计耐压深度3000 m的同振式球形矢量水听器。对该水听器耐压结构进行了有限元仿真,并对其灵敏度、指向性和耐压能力进行了测试。结果表明:该矢量水听器具有良好的余弦指向性,500 Hz处灵敏度为-188 dB,能够耐受37.5 MPa外压;最小平均密度薄壁耐压球壳的设计方法及工程样机设计方案是合理和可行的。 展开更多
关键词 矢量水听器 薄壁耐压球壳 最小平均密度 有限元仿真
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