КОМБИНИРОВАННЫЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и гидроакустике и может быть использована для измерения интенсивности гидроакустических полей в заданном направлении.
Известен комбинированный гидроакустический приемник (КГП), содержащий сферический активный пьезоэлемент с установленными внутри него биморфными пьезоакселерометрами /А.С. СССР №772609, Кл. В06В 1/06, G10L 1/00, 1980/.
Недостатком известного КГП является ограниченность его применения только случаем стационарного гидроакустического поля, распространяющегося в заранее заданном известном направлении.
Известен КГП, содержащий полый корпус с грузом, расположенным в центре корпуса, гидрофонный канал, выполненный в виде четырех пьезоэлектрических сегментов корпуса, расположенных на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, три векторных канала, каждый из которых выполнен в виде двух пьезоэлементов, установленных центрально симметрично между корпусом и грузом таким образом, что оси чувствительностей каждого из векторных каналов образуют декартову систему координат /А.С. СССР №1014154, Кл. H04R 17/00, В06В 1/06, 1983/.
Последний КГП принят за прототип.
Недостатками прототипа являются низкое значение верхней границы частотного диапазона КГП, связанное с невысокой прочностью приемника и низким значением его механического резонанса.
Техническим результатом, получаемым от внедрения полезной модели, является расширение частотного диапазона КГП в сторону высоких частот.
Данный технический результат достигают за счет того, что известный КГП, содержащий полый корпус с грузом, расположенным в центре корпуса, гидрофонный канал, выполненный в виде четырех пьезоэлектрических сегментов корпуса, расположенных на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, три векторных канала, каждый из которых выполнен в виде двух пьезоэлементов, установленных центрально симметрично между корпусом и грузом таким образом, что оси чувствительностей каждого из векторных каналов образуют декартову систему координат, дополнительно содержит полую державку, соединенную с корпусом и четыре предварительных усилителя, расположенных на плате внутри державки, причем пьезоэлементы векторных каналов выполнены из двух пьезоблоков, каждый из которых состоит из двух одинаковых пьезоэлементов, соединенных навстречу друг другу, при этом соединение пьезоэлементов в каждом из блоков - противоположное, первые электроды пьезоэлементов, груз и корпус электрически соединены между собой и «землей», а вторые плюсовые и минусовые электроды пьезоэлементов подключены к входам трех соответствующих предварительных усилителей, первые электроды четырех пьезоэлектрических сферических сегментов корпуса гидрофонного канала соединены с «землей», а вторые электроды подсоединены к входу четвертого предварительного усилителя.
Полая державка может быть выполнена Г-образной.
На конце державки может быть установлен разъем, к которому подключены выходы предварительных усилителей. При этом державка дополнительно может содержать уплотнительные кольца и съемную крышку, установленную сверху разъема.
КГП дополнительно может содержать конденсаторы, установленные на плате предварительных усилителей, электрическая емкость которых равна электрической емкости соответствующих каналов, при этом выходы конденсаторов и каналов выполнены с возможностью их подключения к соответствующему усилителю.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена конструктивная схема КГП; на фиг.2 - электронная схема КГП.
КГП содержит (фиг.1) державку 1 Г-образной формы, на которой закреплен полый корпус 2 с грузом 3, например, кубической формы.
В состав КГП входят три векторных канала X, Y, Z (фиг.2).
Векторные каналы X, Y, Z выполнены в виде двух пьезоблоков, каждый из которых состоит из двух одинаковых пьезоэлементов.
Например, канал Х состоит из пьезоэлементов BQ1, BQ2 и BQ3, BQ4, канал Y - из пьезоэлементов BQ5, BQ6 и BQ7, BQ8, канал Z - из пьезоэлементов BQ9, BQ10 и BQ11, BQ12 (на фиг.2 обозначены пьезоэлементы только для одного канала X, на фиг.1 один из векторных каналов конструктивно изибражен под позицией 4, а один из его пьезоэлементов - под позицией 5).
Имеется также гидрофонный канал 6, выполненный в виде четырех пьезоэлектрических сегментов корпуса, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга.
Векторные каналы X, Y, Z установлены центрально симметрично между корпусом 2 и грузом 3 таким образом, что оси чувствительностей векторных каналов образуют декартову систему координат.
Каждый из двух пьезоэлементов в векторных каналах соединены навстречу друг другу, при этом соединение пьезоэлементов в каждом из блоков - противоположные (фиг.2).
х
у
z
х
Первые электроды пьезоэлементов, груз 3 и корпус 2 соединены между собой и «землей» (на фиг.1 провод 7), а вторые плюсовые и минусовые электроды пьезоэлементов подключены к входам трех предварительных усилителей У, У, У (на фиг.2 представлен только усилитель У).
P
Первые электроды четырех пьезоэлектрических сферических сегментов корпуса гидрофонного канала 6 соединены с «землей», а вторые электроды подсоединены к входу предварительного усилителя У (фиг.2).
x
у
z
P
х
у
z
P
Все усилители У, У, У, У размещены на плате, расположенной на конце 8 державки 1. Здесь же установлен разъем (не оцифрован), к которому подключены выходы предварительных усилителей У, У, У, У.
Кроме того КГП дополнительно содержит уплотнительные кольца и съемную крышу, установленную сверху разъема (на чертеже не представлены).
На плате усилителей установлены также емкостные эквиваленты - конденсаторы, электрическая емкость которых равна электрической емкости соответствующего канала, при этом выходы конденсаторов и каналов выполнены с возможностью их подключения к соответствующему усилителю, например, с помощью реле (на чертеже не показано).
КГП работает следующим образом.
При воздействии звуковых волн с гидрофонного канала 6 снимается электрический сигнал, пропорциональный акустическому давлению, а с векторных каналов X, Y, Z - электрические сигналы, пропорциональные колебательной скорости частиц среды в звуковой волне по трем декартовым координатам.
При этом заявленное выполнение векторных каналов и гидрофонного канала позволяет расширить частотный диапазон КГП за счет увеличения его верхней частотной границы до 10000 Гц.
Кроме того наличие в схеме КГП емкостных эквивалентов позволяет проводить проверку работоспособности прибора непосредственно в натурных условиях, путем контроля уровня электрической составляющей собственного шума КГП.