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矢量水聽器的發(fā)展趨勢

時間:2021/4/9閱讀:727
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       矢量水聽器是接收換能器的一種。在國外,它是繼標(biāo)量水聽器后的熱門研究課題。矢量水聽器的研制工作最早始于20世紀(jì)40年代的美國,以美國學(xué)者50年代發(fā)表的有關(guān)使用慣性傳感器直接測量水中質(zhì)點振速的經(jīng)典論文為標(biāo)志,后來,相繼在蘇聯(lián)、英國、日本、法國逐步開展這方面的研究工作。1991年, 美國聲學(xué)雜志連續(xù)刊出美俄兩國學(xué)者9 篇有關(guān)聲矢量傳感器研究方面的論文,這種情況是罕見的。1995 年,美國海JUN研究局資助美國聲學(xué)學(xué)會舉行聲矢量傳感器專題研討會,并出版了《聲質(zhì)點振速傳感器設(shè)計、性能和應(yīng)用》 論文集,反映了當(dāng)時美國聲矢量傳感器的研究動態(tài)。2002年, IEEE的OCEANS設(shè)立了“聲質(zhì)點振速傳感器”專題,所涉及的設(shè)計內(nèi)容廣泛,反映了一些新研究情況。足見矢量測量所受到的重視,俄羅斯聲矢量傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究相對于美國講要走得更遠(yuǎn)些。

矢量水聽器發(fā)展趨勢展望

        隨著技術(shù)地不斷發(fā)展,技術(shù)需求越來越多,為滿足岸站建設(shè)的需要,服務(wù)海岸預(yù)警聲納系統(tǒng), 實現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測、識別,低頻檢測能力日益顯得重要。另外,由于核動力潛艇的出現(xiàn),潛艇隱身等新技術(shù)的普遍采用,反潛問題受到各國*的重視。一種有效的方法是轉(zhuǎn)向測試螺旋槳低頻噪聲,安靜型潛艇和艦船的本征噪聲都在低頻段,這就需要低頻段的矢量水聽器。即要求探測換能器具有低頻檢測能力。低頻三維空間全向矢量檢測器已成為新的技術(shù)需求。這種低頻矢量水聽器的研制成功可以預(yù)期解決遠(yuǎn)程傳播低頻信號的檢測問題。同時,隨著目標(biāo)信號的減弱,高靈敏度檢測問題也變得迫切。

        光纖振速型矢量水聽器,可探測其“次聲”峰值噪聲,布陣后適合作海岸警戒聲納,探測安靜型潛艇、海嘯預(yù)警。具有易于多單元復(fù)用、能夠電無源工作、長距離信號傳輸能力強等技術(shù)優(yōu)勢。微光學(xué)結(jié)構(gòu)光纖水聽器技術(shù)是直接將傳感器刻在光纖上,具有體積小、易于波分復(fù)用、制作工藝相對簡單、性能可靠等優(yōu)點,適用于大型岸基海域防衛(wèi)警戒系統(tǒng)、艦載聲納陣、海洋噪聲監(jiān)測陣等應(yīng)用場合,尤其是水聽器拖曳陣應(yīng)用場合。

        將壓阻原理、MEMS 技術(shù)應(yīng)用于矢量水聽器是一種新原理、新方法的嘗試。采用壓阻原理的微結(jié)構(gòu)矢量水聽器可以使矢量型水聽器尺寸微型化,探測靈敏度優(yōu)于壓電陶瓷式水聽器,并且,壓阻效應(yīng)的優(yōu)勢是可以測量直到零頻的低頻范圍,適用于低頻測量,可用于安靜型潛艇的探測。

        通過MEMS技術(shù),可以實現(xiàn)敏感檢測部分與信號處理電路的集成設(shè)計,所有這些都可以在芯片上規(guī)模完成。在一個襯底上將傳感器,信號處理電路,執(zhí)行器集成起來,構(gòu)成微電子機械系統(tǒng)是人們很早以來的一個愿望,這一愿望的實現(xiàn)是以 JKJA 技術(shù)為支撐的。JKJA 技術(shù)由于具有 3M特點即:微型化,多樣化,微電子化,使 JKJA 技術(shù)的發(fā)展顯示出巨大的生命力。它把信息系統(tǒng)的微型化,多功能化, 智能化和可靠性水平提高到新的高度。聲納用傳感器的研究工作有了突飛猛進的發(fā)展,采用新技術(shù)的水聲傳感器的研究工作不斷深入,從大的階段看,水聲傳感器的應(yīng)用分為標(biāo)量水聽器的應(yīng)用、矢量水聽器的應(yīng)用、光纖水聽器的應(yīng)用、MEMS水聽器的應(yīng)用幾個技術(shù)階段。目前,國外正處于從標(biāo)量水聽器的應(yīng)用向矢量水聽器的應(yīng)用、 光纖水聽器的應(yīng)用轉(zhuǎn)變的階段,MEMS水聽器的應(yīng)用還處于實驗室研究階段。

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