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基于三迭片式加速度计的二维矢量水听器研究

陶新洲  
【摘要】: 矢量水听器作为20世纪晚期出现的一种新型水下声传感器,可以同步共点的获得声场的标量和矢量信息,改善了水声系统的性能。为了满足远距离探测和低频噪声测量的要求,低频、小型化、高灵敏度已成为矢量水听器发展的一个重要趋势,三迭片式矢量水听器为这一发展趋势提供了一条途径。 首先,本文从理论上分析了三迭片式矢量水听器的工作原理及其特性。主要包括刚硬柱的接收理论,矢量水听器的电声参数,一般加速度计的设计理论,压电加速度计的有限元分析方法等。 其次,利用有限元法分析了三迭片式加速度计性能与其参数的关系,以此为基础,提出了一种新的振子结构,改善了三迭片式加速度计的性能。和传统的三迭片式加速度计相比,利用这种新结构的加速度计具有体积小、重量轻、灵敏度高等优点。在分析了影响三迭片式加速度计性能的诸多因素后,设计出了需要制作的两种三迭片式加速度计的虚拟样机,并分析了以这两种加速度计为振子的同振柱形矢量水听器的振动结构。 最后,制作了5个三迭片式加速度计,其中2个利用了新的振子结构。通过振动台测试,新结构的三迭片式加速度计灵敏度提高量和理论计算相符。以这两种三迭片式加速度计为振子制作了二维柱形矢量水听器,经过水池测试,利用新结构的三迭片式加速度计提高了矢量水听器的声压灵敏度。


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