一种组合式光电水听器的制作方法

本实用新型属于水下声纳探测技术，具体涉及一种组合式光电水听器。

背景技术：

如图1所示，现有的由多个光纤水听器组合成的功能模块串联的拖曳探测技术中，在单个功能模块中的两个光纤水听器11布置在探头支撑架14的前后两侧，分别由一个低加速灵敏度光纤水听器组成一个压差式的一维光纤水听器，并作为z轴，两轴矢量水听器13中的x、y两维矢量水听器通过减振弹簧12固定在两个光纤水听器11之间的探头支撑架14内，组合在一起后可以分别获取目标x、y方向的矢量信息。多个功能模块通过传输光缆15沿两个光纤传感器11形成的z轴串联成拖曳阵缆，按z轴拖曳探测时，压差式一维光纤水听器前后水听器可以直接获取目标的声压信号，同时前后水听器之间会产生压差，通过压差计算进而获取声压梯度、z轴方向的矢量信息。由于这种组合形式可以同时获取x、y、z三个方向上的声学信号，实现被测区域全方位的声场信息。

采用这种方式的优点是具有高的空间信噪比增益，被探测区域内声场透明度高。但在使用时如果x、y、z三个方向存在轴向波动或者水听器姿态变动的情况下，会对目标方位探测存在影响。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：针对现有的多光纤水听器组成的拖曳阵存在的上述不足之处，提供一种更加精确和稳定的组合式光电水听器。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种组合式光电水听器，包括探头支撑架24以及安装于探头支撑架24上的姿态传感器21、三轴矢量水听器25和光纤水听器27；

所述姿态传感器21和光纤水听器27刚性固定在探头支撑架24上，所述三轴矢量水听器25通过减振弹簧23与探头支撑架24柔性固定。

进一步的，所述探头支撑架24为笼形结构，具有若干沿圆周阵列排布的支撑杆，所述支撑杆上固定有用于安装姿态传感器21和光纤水听器27的固定环或/和安装盘，以及用于连接减振弹簧23的弹簧挂板26。

进一步的，所述姿态传感器21刚性固定设置在探头支撑架24的姿态固定环22上。

进一步的，所述光纤水听器27刚性固定设置在探头支撑架24的标量安装盘28上。

进一步的，所述三轴矢量水听器25采用矢量球结构，矢量球的两端分别对称挂接至少两组减振弹簧23，所述三轴矢量水听器25两端的减振弹簧23拉伸后分别挂接到探头支撑架24上的两组弹簧挂板26上。

在本实用新型的一种组合式光电水听器中，所述姿态传感器21、三轴矢量水听器25和光纤水听器27分别位于探头支撑架24的笼形结构内部，所述姿态传感器21和光纤水听器27位于三轴矢量水听器25的两端。

进一步的，所述姿态传感器21采用三轴电子罗盘，所述三轴电子罗盘的z轴与三轴矢量水听器25内部的z轴轴线重合。

进一步的，所述固定环、安装盘和弹簧挂板均同时穿过所有的支撑杆，并通过紧固件29锁紧固定在支撑杆上。

进一步的，所述支撑杆上设置螺纹段，所述紧固件29为螺接在固定环、安装盘和弹簧挂板两侧支撑杆上的紧固螺母。

本实用新型的一种组合式光电水听器，主要用于水下及其他流体介质内目标声学信号扑捉、采集、搜寻和目标的空间三维方位探测，采用姿态传感器、三轴矢量水听器和光纤水听器组合，将姿态传感器和光纤水听器采用刚性安装，三轴矢量水听器采用减振弹簧牵引柔性安装，其中，三轴矢量水听器里面主要有三个相互垂直的光纤水听器，分别用于采集在x、y、z三个轴向上获得的被探目标信号的强弱信息，以及加速度信号。作为标量传感器的光纤水听器类似一个传感器，可以非常灵敏的探测附近水声信号，如目标的声压信号；姿态传感器采用三轴电子罗盘，因而可以随时确立组合式光电水听器整体的姿态信息。通过对以上三种传感器获取的信号以及由此组合的多信号进行后端综合控制处理，可以将目标三维空间方位、坐标实时显示在干端计算机显示屏幕上。

光纤水听器和三轴矢量水听器组合使用，除了可以高灵敏探测水下目标、获取相关水声信号外，还可以大致探测出发生目标的空间方位。而姿态传感器的加入，可以使这种组合功能进一步增强，姿态传感器在这里的作用就相当于提供一个对地参考点。由于姿态传感器、三轴矢量水听器、光纤水听器三者近似刚性连接，因此可以准确的获知水下发声目标精确三维空间方位。

本实用新型除了具备对水下目标声学信号进行扑捉、采集、搜寻外，还具有水下目标三维空间方位探测的功能，可以将本实用新型的组合式光电水听器可单独使用、也可以通过传输光缆组阵使用，可用于港口泊船水下探测、岸基防护、拖曳探测、深海探测、国土防控等领域。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为背景技术中的多个光纤水听器组合成的功能模块示意图。

图2为实施例中的组合式光电水听器的结构示意图。

图中标号：21-姿态传感器，22-姿态固定环、23-减振弹簧，24-探头支撑架，25-三轴矢量水听器，26-弹簧挂板，27-光纤水听器，28-标量安装盘，29-紧固件。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示中的组合式光电水听器为本实用新型的优选方案，具体包括姿态传感器21、姿态固定环22、减振弹簧23、探头支撑架24、三轴矢量水听器25、弹簧挂板26、光纤水听器27、标量安装盘28和紧固件29。其中作为探头的检测元件姿态传感器21、三轴矢量水听器25和光纤水听器27均安装于探头支撑架24上，其中，姿态传感器21和光纤水听器27刚性固定在探头支撑架24上，三轴矢量水听器25通过减振弹簧23与探头支撑架24柔性固定，即在没有外部作用的情况下，三轴矢量水听器25通过减振弹簧23的弹性作用力于探头支撑架24相对固定，当收到外部振动的情况下，减振弹簧23通过弹性变形能够实现三轴矢量水听器25的减振作用。

具体的，探头支撑架24为组合光电水听器的主体框架，它是由多根高强度、带螺纹的支撑杆按照圆周阵列排布形成的笼形结构，支撑杆上固定姿态固定环22、弹簧挂板26和标量安装盘28，分别用于安装姿态传感器21、三轴矢量水听器25和光纤水听器27。

其中，姿态固定环22上留有安装探头支撑架24的支撑杆的过孔，姿态固定环22同时穿过所有的支撑杆后，使用紧固件29固定在探头支撑架24的尾端，该紧固件为螺接在姿态固定环22两侧支撑杆螺纹上的紧固螺母。其中姿态固定环22的芯部挖空，姿态传感器21通过紧固件刚性固定封装在姿态固定环22内部，如通过螺钉紧固实现刚性固定。

弹簧挂板26为两组，弹簧挂板26为圆环形，其上留有安装探头支撑架24的支撑杆的过孔，弹簧挂板26同时穿过所有的支撑杆后，使用紧固件29固定在探头支撑架24中段的两个位置。本实施例的三轴矢量水听器25封装成矢量球结构，矢量球的两侧各有一个圆形安装板，每个圆形安装板上面开有四个弹簧挂孔，每个弹簧挂孔内挂接一根减振弹簧23，矢量球的两端共计安装八组减振弹簧23。矢量球一侧的四组减振弹簧23将矢量球和探头支撑架24上的其中一个弹簧挂板连接起来；另一侧的四组减振弹簧23将矢量球和另一组弹簧挂板连接起来，减振弹簧23对称布置，通过从两侧拉伸的减振弹簧23将矢量球拉紧固定在探头支撑架24的内部，实现柔性固定安装。弹簧挂板26通过紧固件进行锁紧固定在探头支撑架24支撑杆上的任意位置，该紧固件为螺接在弹簧挂板26两侧支撑杆螺纹上的紧固螺母，通过调节紧固螺母可以调整弹簧挂板在探头支撑架24上的位置，进而调整三轴矢量水听器25在探头支撑架24的位置或者调整减振弹簧23的拉紧状态。

标量安装盘28上开有安装探头支撑架24的支撑杆的过孔，标量安装盘28同时穿过所有的支撑杆后，使用紧固件29固定在探头支撑架24的另一端部，该紧固件为螺接在标量安装盘28两侧支撑杆螺纹上的紧固螺母，与姿态固定环22一同起到整个探头支撑架24加强支撑的作用。光纤水听器27直接通过紧固件固定在标量安装盘28上，如通过螺钉紧固实现刚性固定。

在实际使用过程中，为了进一步节省成本和安装空间，可以减少甚至不设置弹簧挂板，将姿态固定环22和标量安装盘28作为连接减振弹簧的弹簧挂板。另外，也可以将姿态固定环22和姿态传感器21外壳整合在一起设计。

如图2中所示，姿态传感器21、三轴矢量水听器25和光纤水听器27分别位于探头支撑架24的笼形结构内部，姿态传感器21和光纤水听器27位于三轴矢量水听器25的两端，探头支撑架24的笼形结构对内部的元器件起到保护作用。姿态传感器21采用三轴电子罗盘，三轴电子罗盘的z轴与三轴矢量水听器25内部的z轴轴线重合。本实施例将光纤水听器27作为标量传感器和三轴矢量水听器25组合使用，可以高灵敏探测水下目标、获取相关水声信号，并且可以大致探测出发生目标的空间方位。组合加入姿态传感器21，使这种组合功能进一步增强，姿态传感器21在这里的作用就相当于提供一个对地参考点。姿态传感器21、三轴矢量水听器25和光纤水听器27三者之间通过固定在同一探头支撑架24上，因此可以准确的获知水下发声目标精确三维空间方位。

本实施例中旨在提供一种将姿态传感器21、三轴矢量水听器25和光纤水听器27组合形成的组合光电式水听器模块，有关姿态传感器21、三轴矢量水听器25和光纤水听器27均为现有成熟的元器件，可以从市场上直接购得，各自元器件具体的硬件布置以及信号传输方式均为本领域成熟技术，本实施例在此不对其进行具体赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。