CN206002194U - 一种水听器灵敏度温度响应测量装置和*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水听器灵敏度温度响应测量装置和***。测量装置包括活塞换能器、绝热板、有机玻璃腔体、支撑盘、支撑架、测量支架，所述绝热板紧贴于活塞换能器表面，且与有机玻璃腔体之间采用过盈配合，有机玻璃腔体与活塞换能器之间粘接，活塞换能器底端嵌于支撑盘；有机玻璃腔体垂直固定于支撑盘上；支撑架固定于支撑盘底部，测量支架架于有机玻璃腔体上用于固定待测水听器和标准水听器。本实用新型装置和***体积小，操作方便，适用于各类水听器的灵敏度温度响应测试。

Description

一种水听器灵敏度温度响应测量装置和***

技术领域

本实用新型涉及声学测量领域，具体涉及一种水听器灵敏度温度响应测量装置和***。

背景技术

水听器，又称水下传声器，是把水下声信号转换为电信号的换能器，常被用于声场的测绘、声传感器的检测标定以及超声设备的检测校准和性能评估等声学领域的研究。水听器的性能会直接影响到结果的准确性和全面性，所以水听器的性能尤为关键。

影响水听器实际应用的性能参数有很多，主要有灵敏度、指向性和稳定性等。水听器的稳定性一般指温度稳定性，即水听器灵敏度的温度响应。根据实际应用的要求，国家规定在现场工作的自动化仪表应该能在很宽的环境温度变化范围内正常工作，并要求因为温度附加的误差不能超过规定值。水听器的实际工作环境温度变化幅度较大，可从冬天的零下摄氏度到上升夏天的30几摄氏度。即使在同一环境，也会因为声场的长时间作用导致水听器表面温度升高。因此需要将温度对水听器灵敏度的影响加以量化，来决定水听器是否能投入使用或者水听器的温度稳定性是否满足声场测量精度的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种水听器灵敏度温度响应测量装置。本实用新型的技术方案如下：

一种水听器灵敏度温度响应测量装置包括活塞换能器、绝热板、有机玻璃腔体、支撑盘、支撑架、测量支架，所述绝热板紧贴于活塞换能器表面，且与有机玻璃腔体之间采用过盈配合，有机玻璃腔体与活塞换能器之间粘接，活塞换能器底端嵌于支撑盘；有机玻璃腔体垂直固定于支撑盘上；支撑架固定于支撑盘底部，测量支架架于有机玻璃腔体上用于固定待测水听器和标准水听器。

优选的，所述的绝热板采用橡胶材料，有机玻璃腔体与活塞换能器之间采用聚氨酯胶进行粘接。

优选的，所述的待测水听器和标准水听器分别放置在有机玻璃腔体内的相同位置。

一种水听器灵敏度温度响应测量***包括所述的测量装置，还包括功率放大器、信号发生器、数字示波器、加热装置、电缆，所述的加热装置用于加热有机玻璃腔体内的水介质，信号发生器、功率放大器、活塞换能器顺次相连，数字示波器用于读取水听器的输出信号幅度。

本实用新型针对水听器的灵敏度温度响应测试的需求，提出了一种腔体式的水听器灵敏度温度响应测量装置和***，体积小，操作方便，适用于各类水听器的灵敏度温度响应测试。

附图说明

图1是测量装置结构图；

图2是测量***示意图；

图中：1、活塞换能器，2、绝热板，3、机玻璃腔体，4、支撑盘，5、支撑架，6、测量支架，7、电缆，8、信号发生器，9、功率放大器，10、水听器，11、数字示波器，12、加热装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。

水听器的电压灵敏度是指水听器的输出端的开路电压与在声场中引入水听前水听器中心位置处的声压的比值：

M_V＝V/P(V/Pa) (1)

工程中也常用声场电压灵敏度级来表示水听器灵敏度的大小，定义为:

其中M_r为灵敏度参考值，为1V/μPa。

水听器的声压灵敏度的测量方法中，较为简单和直观的方法是比较法。测试过程中，标准水听器和待测水听器先后放置于声场中的相同位置，由信号发生器给定活塞换能器相同的激励信号，可测得标准水听器和待测水听器在同等条件下接收到的电压信号分别为V₀和V_x。已知标准水听器的灵敏度为M₀，则可得待测水听器的灵敏度：

水听器灵敏度温度响应测量原理可基于上述比较法。在测试过程中单一改变水听器工作的水环境温度，并保证其他测试条件不变，如水听器与活塞换能器的相对位置，活塞换能器的发射信号及其表面温度等，可测得相应温度下水听器接收的电压信号，通过计算即可得到水听器灵敏度温度响应曲线。

在大水池中进行水听器灵敏度温度响应的测试，以下测试条件难以控制。其一，测试过程中需要改变水环境温度，原理上改变梯度越小，测试精度相对越高，而小幅度改变大水池中的水温度在实际操作上存在一定的困难。其二，测试过程中需严格控制活塞换能器的温度不变，以消除活塞换能器受温度影响导致发射信号变化带来的误差，在大水池中活塞换能器完全处于水环境中，受环境温度影响较大。

如图1所示，一种水听器灵敏度温度响应测量装置包括活塞换能器1、绝热板2、有机玻璃腔体3、支撑盘4、支撑架5、测量支架6，所述绝热板2紧贴于活塞换能器1表面，且与有机玻璃腔体3之间采用过盈配合，有机玻璃腔体3与活塞换能器1之间粘接，活塞换能器1底端嵌于支撑盘4；有机玻璃腔体3垂直固定于支撑盘4上；支撑架5固定于支撑盘4底部，测量支架6架于有机玻璃腔体3上用于固定待测水听器和标准水听器。

其中活塞换能器1作为声源，工作频率范围为6KHz～12KHz；绝热板2为声波透射系数大，绝热性能优的橡胶材料，隔绝环境温度对活塞换能器的影响，减小测试误差，提高测量装置的可靠性；有机玻璃腔体3起到固定和水密的作用。

优选的，所述的绝热板2采用橡胶材料，有机玻璃腔体3与活塞换能器1之间采用聚氨酯胶进行粘接。

优选的，所述的待测水听器和标准水听器分别放置在有机玻璃腔体3内的相同位置。

如图2所示，一种水听器灵敏度温度响应测量***包括所述的测量装置，还包括功率放大器9、信号发生器8、数字示波器11、加热装置12、电缆7，所述的加热装置12用于加热有机玻璃腔体3内的水介质，信号发生器8、功率放大器9、活塞换能器1顺次相连，数字示波器11用于读取水听器的输出信号幅度。

开始测量时，首先将水介质的温度调节到标准水听器校准时的温度(一般为20℃)。然后按如图2所示连接测量***，由信号发生器8产生一定频率的连续波信号，通过功率放大器9放大后激励活塞换能器1向水中辐射声波，在腔体3内形成驻波场。测量过程中，通过支架先将标准水听器安装在有机玻璃腔体中，声中心处于腔体的轴线上，入水深度约为腔体中水深的一半。通过数字示波器读取水听器的输出信号幅度Vs；而后取出标准水听器，将待测水听器安装在腔体中相同的位置处，通过数字示波器读取待测水听器的输出信号幅度V₀；如标准水听器的灵敏度为M_s；则待测水听器的灵敏度为：

M₀＝Ms*V₀/Vs (4)

在获得待测水听器在初始温度下的灵敏度后，将水抽入加热装置12，通过加热装置12改变水的温度，再重新灌入腔体3中重新开始测量。保证活塞换能器发射信号不变，记录测量温度和水听器输出的电压信号幅值V_i，则可由式(5)可计算各温度下水听器的灵敏度M_i：

如此重复进行实验可以得到不同温度下水听器灵敏度的温度响应；通过改变发射信号频率并按上述步骤进行测量，可得到不同频率下的水听器灵敏度的温度响应。

Claims (4)

1.一种水听器灵敏度温度响应测量装置，其特征在于：包括活塞换能器(1)、绝热板(2)、有机玻璃腔体(3)、支撑盘(4)、支撑架(5)、测量支架(6)，所述绝热板(2)紧贴于活塞换能器(1)表面，且与有机玻璃腔体(3)之间采用过盈配合，有机玻璃腔体(3)与活塞换能器(1)之间粘接，活塞换能器(1)底端嵌于支撑盘(4)；有机玻璃腔体(3)垂直固定于支撑盘(4)上；支撑架(5)固定于支撑盘(4)底部，测量支架(6)架于有机玻璃腔体(3)上用于固定待测水听器和标准水听器。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于所述的绝热板(2)采用橡胶材料，有机玻璃腔体(3)与活塞换能器(1)之间采用聚氨酯胶进行粘接。

3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于所述的待测水听器和标准水听器分别放置在有机玻璃腔体(3)内的相同位置。

4.一种水听器灵敏度温度响应测量***，其特征在于包括权利要求1至3任一项所述的测量装置，还包括功率放大器(9)、信号发生器(8)、数字示波器(11)、加热装置(12)和电缆(7)，所述的加热装置(12)用于加热有机玻璃腔体(3)内的水介质，信号发生器(8)、功率放大器(9)、活塞换能器(1)通过电缆(7)顺次相连，数字示波器(11)用于读取待测水听器和标准水听器的输出信号幅度。