ГИДРОФОН Российский патент 2010 года по МПК H04R1/44 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для измерений параметров гидроакустического шума в морских условиях.

Известен гидрофон аналогичного назначения, принятый за прототип, содержащий цилиндрический корпус с закрепленным в нем соосным трубчатым пьезоэлектрическим элементом, переходные втулки и герметизирующие кольца, при этом один из торцов цилиндрического пьезоэлектрического элемента закрыт заглушкой, а на наружные поверхности цилиндрического корпуса и трубчатого пьезоэлектрического элемента нанесено упругое изоляционное покрытие /Пат. США №4178577, кл.367-159 (Н04В 13/00), 1979/.

Недостатком прототипа является влияние электрических полей на показания гидрофона, его низкая гидроустойчивость и невозможность контроля работоспособности прибора в натурных условиях. Это снижает надежность работы гидрофона.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение надежности работы гидрофона за счет экранировки гидрофона от влияния электрических полей, повышения его гидроустойчивости и получения возможности контроля работоспособности гидрофона в натурных условиях.

Поставленный технический результат достигают за счет того, что известный гидрофон, содержащий цилиндрический корпус с закрепленным в нем соосным трубчатым пьезоэлектрическим элементом, переходные втулки и герметизирующие кольца, при этом один из торцов цилиндрического пьезоэлектрического элемента закрыт заглушкой, а на наружные поверхности цилиндрического корпуса и трубчатого пьезоэлектрического элемента нанесено упругое изоляционное покрытие, дополнительно содержит монтажную плату, закрепленную в корпусе с установленным на ней предварительным усилителем и электрическим конденсатором с емкостью, равной электрической емкости пьезоэлектрического элемента, при этом выходы пьезоэлектрического элемента и конденсатора выполнены с возможностью управляемого подключения к входу предварительного усилителя, причем предварительный усилитель и конденсатор установлены на монтажной плате в металлическом экране, а упругое изоляционное покрытие выполнено из двух слоев прозрачного эластичного полиуретанового компаунда, между которыми нанесен металлический слой, электрически соединенный с металлическим экраном предварительного усилителя и конденсатора.

Металлический слой выполнен из олово-свинцового сплава.

Гидрофон дополнительно может содержать разъем, установленный на выходе предварительного усилителя, соединенный с ним кабелем, и съемную крышку, закрепленную на втором торце цилиндрического корпуса напротив разъема.

Вся совокупность перечисленных выше признаков изобретения обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые испрашивается объем правовой охраны.

Так, повышение надежности работы гидрофона за счет обеспечения возможности контроля его работоспособности в натурных условиях невозможно без соответствующей экранировки пьезоэлектрического элемента и предварительного усилителя, применяемых в гидрофоне совместно с совокупностью признаков ограничительной части формулы изобретения.

Таким образом, можно считать, что единство изобретения в материалах заявки соблюдено.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема гидрофона.

Гидрофон содержит корпус 1 с соосно закрепленным в нем тангенцально поляризованным цилиндрическим пьезоэлементом 2, переходные втулки 3, 4, 5, 6 и герметизирующие уплотнительные кольца 7, 8.

Цилиндрический пьезоэлемент 2 выполнен из тангенцально поляризованного пьезокерамического тонкостенного цилиндра диаметром 20 мм (толщина стенки 1,0 мм), который резиновыми кольцами 7 с помощью винта 9 и втулки 3 закреплен в корпусе 1.

Снаружи гидрофон залит двойным слоем акустически прозрачного эластичного полиуретанового компаунда 10, 11. Между слоями компаунда наносится тонкий (30 мкм) слой 12 из сплава олово-свинец, повышающий гидроустойчивость чувствительного элемента и одновременно являющийся электрическим экраном.

Имеется также предварительный усилитель, состоящий из платы 13 и реле 14. Плата 13 предварительного усилителя, фиксируемая втулкой 6 в корпусе 1, установлена в металлическом экране (корпус 1), который изолирован от контакта с водой втулкой 5. Предварительный усилитель соединяется с дополнительным корпусом 15 через втулку 5, изготовленную из диэлектрика.

Гидрофон заканчивается разъемом 16, закрепленным во втулке 4.

Герметизация гидрофона при стыковке с кабелем осуществляется за счет радиальных уплотнительных колец 8.

Для обеспечения более легкой стыковки разъема 16 гидрофона с посадочным местом имеется механический ловитель (на чертеже не оцифрован).

Под позицией 17 на чертеже изображены выводы разъема 16. (Провода, идущие от предварительного усилителя к выводам 17 разъема 16 и от электродов пьезоэлектрического элемента 2 к предварительному усилителю, на чертеже не оцифрованы).

Под позицией 18 на чертеже изображена крышка, используемая при хранении и транспортировании гидрофона.

Схема предварительного усилителя (не приведена) содержит электрический конденсатор, равный по емкости емкости пьезоэлектрического элемента 2. С помощью реле 14 электрический конденсатор может быть подключен к входу предварительного усилителя вместо пьезоэлектрического элемента 2.

Гидрофон работает следующим образом.

Перед работой и после работы гидрофона на реле 14 подается командный сигнал, отсоединяющий от усилителя пьезоэлектрический элемент 2 и подсоединяющий к его выходу конденсатор той же емкости (не показан). При этом контролируется целостность и герметичность гидрофона, а также измеряются его собственные шумы. Происходит периодическая калибровка гидрофона в натурных условиях.

Затем устанавливают гидрофон в исследуемой области натурного водоема. Гидроакустические шумы, воздействующие на чувствительный элемент гидрофона, преобразуются в электрический сигнал, усиливаемый в предварительном усилителе. С выхода усилителя сигнал по кабелю (не показан) направляется на блоки обработки и регистрации (не показаны).

В данном техническом решении появилась возможность периодической калибровки и проверки работоспособности гидрофона в натурных условиях, что повышает надежность работы гидрофона, но результаты калибровки сведутся к нулю, если из состава гидрофона исключить признаки, касающиеся электрической экранировки пьезоэлектрического элемента и предварительного усилителя при одновременном обеспечении за счет этих признаков гидроустойчивости гидрофона.

Таким образом, поставленный технический результат - повышение надежности работы гидрофона, достигается всей совокупностью существенных признаков основного пункта формулы изобретения.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для измерений параметров гидроакустического шума в морских средах. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы, повышение гидроустойчивости и обеспечение возможности контроля работоспособности гидрофона. Гидрофон содержит цилиндрический корпус с закрепленным в нем соосным трубчатым пьезоэлектрическим элементом, переходные втулки и герметизирующие кольца, при этом один из торцов цилиндрического пьезоэлектрического элемента закрыт заглушкой, а на наружные поверхности цилиндрического корпуса и трубчатого пьезоэлектрического элемента нанесено упругое изоляционное покрытие. Дополнительно гидрофон содержит монтажную плату, закрепленную в корпусе с установленным на ней предварительным усилителем и электрическим конденсатором с емкостью, равной электрической емкости пьезоэлектрического элемента, при этом выходы пьезоэлектрического элемента и конденсатора выполнены с возможностью управляемого подключения ко входу предварительного усилителя, причем предварительный усилитель и конденсатор установлены на монтажной плате в металлическом экране, а упругое изоляционное покрытие выполнено из двух слоев прозрачного эластичного полиуретанового компаунда, между которыми нанесен металлический слой, электрически соединенный с металлическим экраном предварительного усилителя и конденсатора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гидрофон, содержащий цилиндрический корпус с закрепленным в нем соосным трубчатым пьезоэлектрическим элементом, переходные втулки и герметизирующие кольца, при этом один из торцов цилиндрического пьезоэлектрического элемента закрыт заглушкой, а на наружные поверхности цилиндрического корпуса и трубчатого пьезоэлектрического элемента нанесено упругое изоляционное покрытие, отличающийся тем, что дополнительно содержит монтажную плату, закрепленную в корпусе с установленным на ней предварительным усилителем и электрическим конденсатором с емкостью, равной электрической емкости пьезоэлектрического элемента, при этом выходы пьезоэлектрического элемента и конденсатора выполнены с возможностью управляемого подключения ко входу предварительного усилителя, причем предварительный усилитель и конденсатор установлены на монтажной плате в металлическом экране, а упругое изоляционное покрытие выполнено из двух слоев прозрачного эластичного полиуретанового компаунда, между которыми нанесен металлический слой, электрически соединенный с металлическим экраном предварительного усилителя и конденсатора.

2. Гидрофон по п.1, отличающийся тем, что металлический слой выполнен из олово-свинцового сплава.

3. Гидрофон по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит разъем, установленный на выходе предварительного усилителя, соединенный с ним кабелем и съемную крышку, закрепленную на втором торце цилиндрического корпуса напротив разъема.