本發(fā)明屬于水聽(tīng)器，具體涉及一種基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器及其加工方法。

背景技術(shù)：

1、由于海洋中聲波傳播損失隨頻率上升急劇增加，要實(shí)現(xiàn)聲波遠(yuǎn)距離傳輸，聲納系統(tǒng)的工作頻率有必要向低頻拓展。然而，隨著工作頻率的降低，由傳統(tǒng)聲壓水聽(tīng)器構(gòu)成的水聽(tīng)器陣列為維持原有工作性能，其陣列孔徑會(huì)變得越來(lái)越大，將對(duì)布放便利性和隱蔽性產(chǎn)生不利影響，而且存在方位模糊問(wèn)題，在一定程度上限制了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。而矢量水聽(tīng)器作為一種新型水聲測(cè)量設(shè)備，不但可以測(cè)量聲場(chǎng)中的聲壓信息，還可以同步共點(diǎn)地測(cè)量出聲場(chǎng)中的質(zhì)點(diǎn)振速、位移或加速度等矢量信息的各正交分量，提供更全面的聲場(chǎng)信息。對(duì)于振速型矢量水聽(tīng)器，具有與頻率無(wú)關(guān)的偶極子指向性，在低頻和甚低頻段同樣可以獲得良好的空間增益。此外，矢量水聽(tīng)器尺寸小的特點(diǎn)使其既適于岸基固定式布放，又適于快速機(jī)動(dòng)的布放，使用方便靈活，可以有效解決傳統(tǒng)由聲壓水聽(tīng)器所構(gòu)成的聲納設(shè)備體積龐大的問(wèn)題。

2、現(xiàn)有圓管矢量水聽(tīng)器多是采用壓電陶瓷圓管作為敏感元件，但壓電陶瓷材料易碎，加工難度大，且靈敏度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器及其加工方法，本發(fā)明采用pvdf膜卷制pvdf圓管的形式可以解決pvdf圓管一體成型難度高的問(wèn)題，可制作大尺寸pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，有效降低圓管矢量水聽(tīng)器工作頻率。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，水聽(tīng)器包括pvdf圓管、第一柔性電路、金屬背襯、上端蓋、下端蓋、和水密連接器；其中，

3、pvdf圓管由pvdf膜卷制而成，pvdf圓管沿圓周面均勻間隔設(shè)置若干電極；

4、第一柔性電路用于屏蔽電磁干擾和放大信號(hào)，第一柔性電路上設(shè)有多個(gè)與pvdf圓管上的電極一一對(duì)應(yīng)的第二電極，第二電極分別與pvdf圓管上的電極對(duì)應(yīng)連接，第一柔性電路上設(shè)有屏蔽層，用于避免水聽(tīng)器接收信號(hào)受到干擾；

5、金屬背襯為柱狀并支撐于pvdf圓管內(nèi)側(cè)，上端蓋和下端蓋分別設(shè)于金屬背襯的上、下兩端端部；

6、第一柔性電路與水密連接器電性連接；

7、水聽(tīng)器外側(cè)還用水密層密封。

8、本發(fā)明提出的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，通過(guò)將相對(duì)位置的兩路信號(hào)差分輸出形成偶極子指向性。

9、作為優(yōu)選，還包括第二柔性電路，第二柔性電路用于連接第一柔性電路和水密連接器。使用柔性電路與傳感部件一體灌注的方式可以減少線纜引入導(dǎo)致的水聽(tīng)器靈敏度損失。

10、作為優(yōu)選，pvdf圓管沿圓周面均勻間隔設(shè)置4個(gè)第一電極，對(duì)應(yīng)的，第一柔性電路上設(shè)有4個(gè)與pvdf圓管上的電極一一對(duì)應(yīng)的第二電極，第二電極分別與pvdf圓管上的電極對(duì)應(yīng)連接。

11、作為優(yōu)選，pvdf圓管與金屬背襯通過(guò)夾具粘接。

12、作為優(yōu)選，金屬背襯上端設(shè)有螺紋孔，上端蓋有同尺寸通孔，螺釘穿過(guò)上端蓋的通孔并螺接在金屬背襯的螺紋孔中，用于引出pvdf圓管中電極信號(hào)至水密連接器。

13、作為優(yōu)選，上端蓋和下端蓋中間設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)用于定位在金屬背襯上、下兩端。

14、作為優(yōu)選，下端蓋設(shè)有三個(gè)灌注定位孔。

15、作為優(yōu)選，水密層選用聚氨酯、橡膠或環(huán)氧樹脂材料灌封而成。

16、作為優(yōu)選，pvdf圓管可以用壓電陶瓷、壓電單晶或壓電聚合物膜替換pvdf膜進(jìn)行卷制。

17、本發(fā)明還提供一種基于上述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器的加工方法，包括以下步驟，

18、步驟一：將矩形pvdf膜外電極四等分印刷；

19、步驟二：將pvdf膜四等分電極朝外，通過(guò)夾具粘接至金屬背襯表面；

20、步驟三：將上端蓋和下端蓋加壓粘接至金屬背襯兩端，其中，上端蓋孔位與金屬背襯孔位對(duì)齊；

21、步驟三：將焊有引線的金屬焊片用螺釘穿過(guò)上端蓋孔位，固定在金屬背襯上；

22、步驟四：將第一柔性電路內(nèi)部四片電極與pvdf圓管外四等分的電極一一對(duì)應(yīng)，并通過(guò)夾具加壓粘接；

23、步驟五：將步驟三中的焊片引線與第二柔性電路連接，第二柔性電路與水密連接器；

24、步驟六；將以上步驟完成的部件放至灌注模具中，用聚氨酯水密膠密封。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

26、本發(fā)明提出的一種基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器可以在小尺寸空間實(shí)現(xiàn)指向性接收；使用pvdf膜卷曲制作pvdf圓管的方式可以制作大尺寸圓管水聽(tīng)器，降低圓管矢量水聽(tīng)器工作頻率；使用柔性電路與傳感部件一體灌注的方式可以減少線纜引入導(dǎo)致的水聽(tīng)器靈敏度損失；柔性電路內(nèi)置屏蔽層的方式可以提高水聽(tīng)器抗干擾能力。

技術(shù)特征：

1.一種基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：水聽(tīng)器包括pvdf圓管、第一柔性電路、金屬背襯、上端蓋、下端蓋、和水密連接器；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：還包括第二柔性電路，第二柔性電路用于連接第一柔性電路和水密連接器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：pvdf圓管沿圓周面均勻間隔設(shè)置4個(gè)第一電極，對(duì)應(yīng)的，第一柔性電路上設(shè)有4個(gè)與pvdf圓管上的電極一一對(duì)應(yīng)的第二電極，第二電極分別與pvdf圓管上的電極對(duì)應(yīng)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：pvdf圓管與金屬背襯通過(guò)夾具粘接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：金屬背襯上端設(shè)有螺紋孔，上端蓋有同尺寸通孔，螺釘穿過(guò)上端蓋的通孔并螺接在金屬背襯的螺紋孔中，用于引出pvdf圓管中電極信號(hào)至水密連接器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：上端蓋和下端蓋中間設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)用于定位在金屬背襯上、下兩端。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：下端蓋4設(shè)有三個(gè)灌注定位孔。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：水密層選用聚氨酯、橡膠或環(huán)氧樹脂材料灌封而成。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器，其特征在于：pvdf圓管可以用壓電陶瓷、壓電單晶或壓電聚合物膜替換pvdf膜進(jìn)行卷制。

10.一種基于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于柔性電路的pvdf圓管矢量水聽(tīng)器的加工方法，其特征在于：包括以下步驟，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于柔性電路的PVDF圓管矢量水聽(tīng)器及其加工方法，水聽(tīng)器包括PVDF圓管、第一柔性電路、金屬背襯、上端蓋、下端蓋、和水密連接器；其中，PVDF圓管由PVDF膜卷制而成，PVDF圓管1沿圓周面均勻間隔設(shè)置若干電極；第一柔性電路用于屏蔽電磁干擾和放大信號(hào)，第一柔性電路上設(shè)有多個(gè)與PVDF圓管上的電極一一對(duì)應(yīng)的第二電極，第二電極分別與PVDF圓管上的電極對(duì)應(yīng)連接，第一柔性電路上設(shè)有屏蔽層。本發(fā)明采用PVDF膜卷制PVDF圓管的形式可以解決PVDF圓管一體成型難度高的問(wèn)題，可制作大尺寸PVDF圓管矢量水聽(tīng)器，有效降低圓管矢量水聽(tīng)器工作頻率。

技術(shù)研發(fā)人員：王佳榮,周利生,許欣然,解廣亞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州應(yīng)用聲學(xué)研究所（中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七一五研究所）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9