本發(fā)明屬于水聽器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水聽器及換能方法、水聽裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，水聽器的應(yīng)用技術(shù)也逐漸發(fā)展成熟。水聽器由于其能夠?qū)⑺碌膲毫ψ兓a(chǎn)生聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而能夠可靠的得到水下的壓力，進(jìn)而已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中，水聽器大多為壓電陶瓷材料或復(fù)合材料制成的球形和圓管形結(jié)構(gòu)水聽器。但目前壓電陶瓷材料所制成的水聽器由于其結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其可接收聲音信號(hào)的波長范圍過窄，從而嚴(yán)重降低了水聽器的接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度。再者，由于壓電陶瓷材料的縱向和橫向的聲阻抗遠(yuǎn)高于水介質(zhì)，這就使得水中大部分聲場(chǎng)能量在水和陶瓷接觸的界面處發(fā)生反射，進(jìn)而也降低水聽器的接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度。與此同時(shí)，在現(xiàn)有技術(shù)中，復(fù)合材料所制成的水聽器，雖然可以通過設(shè)置足夠大的電容量，以達(dá)到較高的接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度。但較大的電容量導(dǎo)致水聽器需要制成較大的尺寸。由于其體積過大，嚴(yán)重影響了使用的便攜性和適用性。因此，如何通過技術(shù)的改進(jìn)，能夠使微型或中型體積的水聽器能夠具有較高的接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度是目前業(yè)界一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種水聽器及換能方法、水聽裝置，以有效地改善微型或中型體積的水聽器的接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面本發(fā)明實(shí)施例提供了一種水聽器，包括：至少一個(gè)條狀換能晶片、外殼、第一透聲密封片、第二透聲密封片和導(dǎo)線，所述外殼為管狀結(jié)構(gòu)，所述外殼套設(shè)至少一個(gè)所述條狀換能晶片，所述第一透聲密封片套設(shè)所述外殼的一端，所述第二透聲密封片套設(shè)所述外殼的另一端，至少一個(gè)所述條狀換能晶片的兩端均通過導(dǎo)線和外部負(fù)載相連。所述第一透聲密封片和所述第二透聲密封片均用于將每個(gè)所述條狀換能晶片和外部環(huán)境隔離，并將水中的聲信號(hào)傳輸?shù)矫總€(gè)所述條狀換能晶片。每個(gè)所述條狀換能晶片均用于通過其一端接收所述第一透聲密封片輸入的所述聲信號(hào)和其另一端接收所述第二透聲密封片輸入的所述聲信號(hào)，并將所述聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出到所述外部負(fù)載。

進(jìn)一步的，所述條狀換能晶片可以為多個(gè)，每個(gè)所述條狀換能晶片的一端和相鄰的所述條狀換能晶片的一端連接，每個(gè)所述條狀換能晶片的另一端和相鄰的所述條狀換能晶片的另一端連接。

進(jìn)一步的，每個(gè)所述條狀換能晶片均包括：鈮鋅酸鉛-鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛-鋯鈦酸鉛、鈮銦酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛或其衍生組分弛豫鐵電單晶制成。

進(jìn)一步的，每個(gè)所述條狀換能晶片均為橫向振型鉛基弛豫單晶片，所述橫向振型為[011]晶向極化，[100]或[0-11]晶向驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述外殼包括：聲阻尼外殼和保護(hù)殼，所述聲阻尼外殼和所述保護(hù)殼均為管狀結(jié)構(gòu)，所述聲阻尼外殼套設(shè)每個(gè)所述條狀換能晶片， 所述保護(hù)殼套設(shè)所述聲阻尼外殼。

進(jìn)一步的，所述聲阻尼外殼和所述保護(hù)殼均為管狀結(jié)構(gòu)。

第二方面本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種水聽裝置，包括：本體、多個(gè)空腔以及多個(gè)水聽器；每個(gè)所述空腔均貫穿所述本體，每個(gè)所述空腔與相鄰的所述空腔均具有夾角，每個(gè)所述水聽器均設(shè)置于所述空腔中。

進(jìn)一步的，每個(gè)所述空腔的形狀大小均和所述水聽器的形狀大小匹配。

進(jìn)一步的，所述本體為柱狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述空腔均依次設(shè)置于所述本體的一端和所述本體的另一端之間，每個(gè)所述空腔與相鄰的所述空腔具有夾角。

第三方面本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種換能方法，應(yīng)用于水聽器，所述方法包括：所述第一透聲密封片和所述第二透聲密封片均將每個(gè)所述條狀換能晶片和外部環(huán)境隔離，并將水中的聲信號(hào)傳輸?shù)矫總€(gè)所述條狀換能晶片。每個(gè)所述條狀換能晶片均通過接收所述第一透聲密封片和所述第二透聲密封片輸入的所述聲信號(hào)，并將所述聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出到外部負(fù)載。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：通過外殼的管狀結(jié)構(gòu)，外殼便能套設(shè)至少一個(gè)條狀換能晶片。通過第一透聲密封片套設(shè)外殼的一端，而再通過第二透聲密封片套設(shè)外殼的另一端，并將條狀換能晶片的兩端均通過導(dǎo)線和外部負(fù)載相連。從而實(shí)現(xiàn)了將換能晶片在水下密封的同時(shí)和外部負(fù)載也實(shí)現(xiàn)了耦合。

第一透聲密封片和第二透聲密封片均通過將每個(gè)所述條狀換能晶片和外部環(huán)境隔離，并將水中的聲信號(hào)傳輸?shù)矫總€(gè)條狀換能晶片。每個(gè)條狀換能晶片便均能夠通過其一端接收第一透聲密封片輸入的聲信號(hào)和其另一端接收第二透聲密封片輸入的聲信號(hào)，并將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出到外部負(fù)載。而外部負(fù)載通過計(jì)算該電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的壓力值，便能夠精確的得到水中所測(cè)量的壓強(qiáng)。由于水聽器中條狀換能晶片被外殼套設(shè)，而外殼又為 管狀結(jié)構(gòu)，從而條狀換能晶片的兩端便是未被外殼所封閉的自由端。由于條狀換能晶片的兩端自由，從而條狀換能晶片的兩端均能接收聲信號(hào)，通過合理的尺寸設(shè)計(jì)，使水聽器的條狀換能晶片能夠以半波長的方式對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行接收。由于其半波長的接收方式，能有效增大其接收的頻率范圍，且采用的壓電晶片具有比常用壓電陶瓷更高的橫向壓電系數(shù)和與水介質(zhì)更接近的聲阻抗特征，從而能大幅提高水聽器接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度。由于其為接收方式和聲敏感元件工作模式的改變，從而能夠有效的提高微型或中型體積的水聽器的接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水聽器的第一實(shí)施方式的截面圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水聽器的第二實(shí)施方式的截面圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種換能方法的流程圖；

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水聽裝置的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu) 示意圖；

圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水聽裝置的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水聽裝置的第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水聽裝置的第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水聽裝置的第五實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水聽裝置的第六實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100-水聽器；110-條狀換能晶片；120-外殼；121-聲阻尼外殼；122-保護(hù)殼；130-第一透聲密封片；140-第二透聲密封片；150-導(dǎo)線；200-水聽裝置；210-本體；220-空腔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“頂”、“底”、“側(cè)”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種水聽器100，水聽器100包括：條狀換能晶片110、外殼120、第一透聲密封片130、第二透聲密封片140和導(dǎo)線150。

在本實(shí)施例中，水聽器100可以為橫向的工作模式，從而條狀換能晶片110可以由：鈮鋅酸鉛-鈦酸鉛(PZN-PT)、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PMN-PT)、鈮鎂酸鉛-鋯鈦酸鉛(PMN-PZT)、鈮銦酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PIN-PMN-PT)或其衍生成分等馳豫鐵電單晶所制成的柱狀結(jié)構(gòu)。由于鈮鋅酸鉛-鈦酸鉛(PZN-PT)、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PMN-PT)、鈮鎂酸鉛-鋯鈦酸鉛(PMN-PZT)、鈮銦酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PIN-PMN-PT)等材料具有極高的橫向壓電常數(shù)，比如PZN-PT的橫向壓電常數(shù)d32≈-(3000～4000)pC/N、橫向壓電常 數(shù)d31≈1100pC/N。而且此PZN-PT的聲阻抗約為7MRayls，該聲阻抗和水的聲阻抗較接近。因此，上述的材料非常適合制作高接收靈敏度的橫向工作模式的水聽器100的換能芯片，而通過上述材料所制成的條狀換能晶片110能夠具有更高的靈敏度。

作為一種方式，條狀換能晶片110可以為至少一個(gè)。若水聽器100為微型水聽器100，那其條狀換能晶片110便可以為一個(gè)；但若水聽器100為中型水聽器100，其其條狀換能晶片110便可以為多個(gè)。本實(shí)施例中，可根據(jù)實(shí)際使用需求的不同而靈活適配實(shí)際需求所需的換能晶片數(shù)量。

作為另一種方式，當(dāng)水聽器100在淺水域進(jìn)行使用時(shí)，條狀換能晶片110可以為工作方式為[011]晶向極化，而通過(100)面進(jìn)行聲信號(hào)傳感的橫向振型鉛基弛豫單晶片，從而使水聽器100在淺水域中能夠具有測(cè)量聲信號(hào)的高靈敏度。而當(dāng)水聽器100在深海域進(jìn)行使用時(shí)，條狀換能晶片110可以為工作方式為[011]晶向極化，而通過(0-11)面進(jìn)行聲信號(hào)傳感的橫向振型鉛基弛豫單晶片，從而保證水聽器100在深海域中工作穩(wěn)定性的情況下還具有對(duì)聲信號(hào)測(cè)量的高靈敏度。需要說明的是，(100)面可以為條狀換能晶片110的兩端，而(0-11)面可以為條狀換能晶片110的側(cè)壁。

外殼120包括：聲阻尼外殼121和保護(hù)殼122，聲阻尼外殼121和保護(hù)殼122均可以為管狀結(jié)構(gòu)。聲阻尼外殼121能夠套設(shè)條狀換能晶片110，并使條狀換能晶片110的兩端能夠位于聲阻尼外殼121兩端的開口處。聲阻尼外殼121內(nèi)徑的形狀大小和條狀換能晶片110的形狀大小匹配，從而聲阻尼外殼121便能夠緊密的套設(shè)條狀換能晶片110?？蛇x的，聲阻尼外殼121可以由聲阻尼的橡膠材料制成。通過聲阻尼外殼121將條狀換能晶片110套設(shè)后，聲阻尼外殼121隔絕了聲信號(hào)。水中的聲信號(hào)便只能從條狀換能晶片110未被套設(shè)的兩端輸入，從而條狀換能晶片110的兩端便能夠均形成接收聲信號(hào)的自由端，進(jìn)而條狀換能晶片110便能夠以半波長的方式接收聲信號(hào)。作為一種方式，當(dāng)條狀換能晶片110的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，每個(gè) 條狀換能晶片110的一端和相鄰的條狀換能晶片110的一端連接，而每個(gè)條狀換能晶片110的另一端和相鄰的條狀換能晶片110的另一端連接，從而使每個(gè)條狀換能晶片110并列排放。聲阻尼外殼121再將多個(gè)并列排放的條狀換能晶片110套設(shè)。

保護(hù)殼122的內(nèi)徑大小和聲阻尼外殼121的形狀大小匹配，從而保護(hù)殼122便能夠通過再套設(shè)聲阻尼外殼121，以對(duì)聲阻尼外殼121和條狀換能晶片110能夠形成保護(hù)，并能夠隔絕聲阻尼外殼121和條狀換能晶片110和水的接觸。由于保護(hù)殼122的兩端均具有開口，從而需要通過第一透聲密封片130將保護(hù)殼122的一端封閉，而再通過第二透聲密封片140將保護(hù)殼122的另一端封閉，進(jìn)而形成全封閉的結(jié)構(gòu)。第一透聲密封片130的形狀大小和保護(hù)殼122一端開口的形狀大小匹配。從而將第一透聲密封片130的邊緣和保護(hù)殼122一端的開口固定連接，第一透聲密封片130便能夠?qū)⒈Ｗo(hù)殼122一端的開口密封。第二透聲密封片140的形狀大小和保護(hù)殼122另一端開口的形狀大小匹配。從而將第二透聲密封片140的邊緣和保護(hù)殼122另一端的開口固定連接，第二透聲密封片140便能夠?qū)⒈Ｗo(hù)殼122另一端的開口密封。通過第一透聲密封片130將保護(hù)殼122的一端封閉和再通過第二透聲密封片140將保護(hù)殼122的另一端封閉，水聽器100便能夠形成全封閉的結(jié)構(gòu)，從而和水隔絕。由于聲信號(hào)的傳輸能夠穿過第一透聲密封片130和第二透聲密封片140，從而水中的聲信號(hào)便能夠通過第一透聲密封片130和第二透聲密封片140分別輸入條狀換能晶片110兩端。條狀換能晶片110兩端通過分別接收到聲信號(hào)，便能夠?qū)⒃撀曅盘?hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。

請(qǐng)參閱圖1和圖2，在本實(shí)施例的第一實(shí)施方式中，條狀換能晶片110為一個(gè)，條狀換能晶片110的兩端均通過導(dǎo)線150和外部負(fù)載耦合。在本實(shí)施例的第二實(shí)施方式中，條狀換能晶片110為多個(gè)，則并列排放的多個(gè)條狀換能晶片110，以并聯(lián)或串聯(lián)的方式進(jìn)行電學(xué)連接，再通過導(dǎo)線150和 外部的負(fù)載耦合。條狀換能晶片110的兩端通過和導(dǎo)線150的耦合，便能夠?qū)⑵渥陨硭D(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)聲信號(hào)的電信號(hào)通過導(dǎo)線150輸出到外部負(fù)載。外部負(fù)載通過計(jì)算出和該電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)值，便能夠得到水聽器100所檢測(cè)到的水中的壓強(qiáng)值。需要說明的是，導(dǎo)線150通過分別穿過第一透聲密封片130和第二透聲密封片140與條狀換能晶片110耦合，從而第一透聲密封片130和第二透聲密封片140均設(shè)有與導(dǎo)線150的口徑所匹配的通孔，進(jìn)而導(dǎo)線150通過分別穿過第一透聲密封片130的通孔和第二透聲密封片140的通孔與條狀換能晶片110耦合后，由于其口徑匹配，水聽器100仍然能夠保持完全密封的狀態(tài)。

請(qǐng)參閱圖3，圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種換能方法的流程圖。所述方法包括：步驟S100和步驟S200。

步驟S100：所述第一透聲密封片130和所述第二透聲密封片140均用于將每個(gè)所述條狀換能晶片110和外部環(huán)境隔離，并將水中的聲信號(hào)傳輸?shù)矫總€(gè)所述條狀換能晶片110；

步驟S200：每個(gè)所述條狀換能晶片110均用于通過其一端接收所述第一透聲密封片130輸入的所述聲信號(hào)和其另一端接收所述第二透聲密封片140輸入的所述聲信號(hào)，并將所述聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出到所述外部負(fù)載。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的方法的具體工作過程，可以參考前述裝置中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。

請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種水聽裝置200。水聽裝置200包括：本體210、空腔220和水聽器100。作為一種方式，水聽裝置200中的空腔220可以為多個(gè)，而和空腔220對(duì)應(yīng)的水聽器100也可以為多個(gè)。從而通過多個(gè)水聽器100的測(cè)量，進(jìn)一步提高了測(cè)量的精準(zhǔn)度。每個(gè)空腔220的形狀大小均和水聽器100的形狀大小匹配，從而每個(gè)水聽器100均能夠 設(shè)置于空腔220中。多個(gè)水聽器100均通過串聯(lián)或并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)相互之間的耦合。而每個(gè)空腔220均貫穿本體210，以保證水聽器100的兩端均能夠接收聲音信號(hào)。每個(gè)空腔220與相鄰的空腔220均具有夾角，從而水聽裝置200便能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)方向的聲音信號(hào)的測(cè)量，通過綜合處理多個(gè)方向所測(cè)得的聲音信號(hào)，進(jìn)而也可以提高水聽裝置200的測(cè)量精度。

如圖4所示，圖4示出了實(shí)施例提供一種水聽裝置200的第一實(shí)施方式。本體210可以為圓柱體，空腔220的數(shù)量為兩個(gè)，相對(duì)應(yīng)的水聽器100的數(shù)量也為兩個(gè)。每個(gè)空腔220均設(shè)置在本體210的頂端和底端之間，兩個(gè)空腔220所貫穿的方向正交，且兩個(gè)空腔220所貫穿的方向分別與本體210的頂端和底端平行。每個(gè)水聽器100均設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的空腔220中，從而水聽裝置200便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相互正交的兩個(gè)方向的聲音信號(hào)的測(cè)量。

如圖5所示，圖5示出了實(shí)施例提供一種水聽裝置200的第二實(shí)施方式。本體210可以為圓柱體，空腔220的數(shù)量為三個(gè)，相對(duì)應(yīng)的水聽器100的數(shù)量也為三個(gè)。每個(gè)空腔220均設(shè)置在本體210的頂端和底端之間，每個(gè)空腔220所貫穿的方向和相鄰空腔220的貫穿方向形成60°的夾角，且三個(gè)空腔220所貫穿的方向分別與本體210的頂端和底端平行。每個(gè)水聽器100均設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的空腔220中，從而水聽裝置200便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相互形成60°夾角的三個(gè)方向的聲音信號(hào)的測(cè)量。

如圖6所示，圖6示出了實(shí)施例提供一種水聽裝置200的第三實(shí)施方式。本體210可以為圓柱體，空腔220的數(shù)量為六個(gè)，相對(duì)應(yīng)的水聽器100的數(shù)量也為六個(gè)。每個(gè)空腔220均設(shè)置在本體210的頂端和底端之間，每個(gè)空腔220所貫穿的方向和相鄰空腔220的貫穿方向形成正交，且六個(gè)空腔220所貫穿的方向分別與本體210的頂端和底端平行。每個(gè)水聽器100均設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的空腔220中，水聽裝置200便不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相互正交的兩個(gè)方向的聲音信號(hào)的測(cè)量。由于六個(gè)空腔220的設(shè)置在垂直方向具有一定的梯度，從而水聽裝置200還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)以具有梯度的方式對(duì)聲信號(hào) 進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而再次提高測(cè)量精度。

如圖7所示，圖7示出了實(shí)施例提供一種水聽裝置200的第四實(shí)施方式。本體210可以為環(huán)形的柱體，且環(huán)形的柱體的邊緣的三個(gè)部分由頂端到底端均向外延伸形成三個(gè)突出部。連接三個(gè)突出部便能夠形成等邊的三角形?？涨?20的數(shù)量為三個(gè)，每個(gè)空腔220均設(shè)置在一個(gè)突出部，并貫穿該突出部。從而每個(gè)空腔220均能夠和相鄰的空腔220形成60°的夾角，且三個(gè)空腔220均位于同一水平面。每個(gè)水聽器100均設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的空腔220中，從而水聽裝置200便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)同一平面中相互形成60°夾角的三個(gè)方向的聲音信號(hào)的測(cè)量。

如圖8所示，圖8示出了實(shí)施例提供一種水聽裝置200的第五實(shí)施方式。本體210可以為環(huán)形的柱體，且環(huán)形的柱體的邊緣的四個(gè)部分由頂端到底端均向外延伸形成四個(gè)突出部。連接四個(gè)突出部便能夠形成矩形。空腔220的數(shù)量為十二個(gè)，每個(gè)三個(gè)空腔220均設(shè)置在一個(gè)突出部頂壁到底壁之間，并貫穿該突出部。從而每個(gè)空腔220均能夠和其余突出部的空腔220形成90°的夾角。每個(gè)水聽器100均設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的空腔220中，水聽裝置200不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)同一平面中相互形成90°夾角的四個(gè)方向的聲音信號(hào)的測(cè)量。由于一個(gè)突出部中的三個(gè)空腔220的設(shè)置在垂直方向并具有一定的梯度，從而水聽裝置200還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每個(gè)方向的聲信號(hào)進(jìn)行梯度測(cè)量，進(jìn)而再次提高測(cè)量精度。

如圖9所示，圖9示出了實(shí)施例提供一種水聽裝置200的第六實(shí)施方式。本體210可以為圓柱的柱體，空腔220的數(shù)量可以為兩個(gè)，相對(duì)應(yīng)的水聽器100的數(shù)量也為兩個(gè)。在本實(shí)施方式中，水聽器100為由多個(gè)換能晶片組成的中型水聽器100。每個(gè)空腔220均設(shè)置在本體210的頂端和底端之間，每個(gè)空腔220所貫穿的方向和相鄰空腔220的貫穿方向形成正交，且兩個(gè)空腔220所貫穿的方向分別與本體210的頂端和底端平行。每個(gè)水聽器100均設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的空腔220中，水聽裝置200便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相互 正交的兩個(gè)方向的聲音信號(hào)的測(cè)量。從而使該由多個(gè)中型水聽器100構(gòu)成的水聽裝置200也具有極高的測(cè)量精度。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種水聽器100及換能方法、水聽裝置200。通過外殼120的管狀結(jié)構(gòu)，外殼120便能套設(shè)至少一個(gè)條狀換能晶片110。通過第一透聲密封片130套設(shè)外殼120的一端，而再通過第二透聲密封片140套設(shè)外殼120的另一端，并通過將至少一個(gè)條狀換能晶片110的兩端均通過導(dǎo)線150和外部負(fù)載耦合。從而便實(shí)現(xiàn)了將換能晶片在水下密封的同時(shí)和外部負(fù)載也實(shí)現(xiàn)了耦合。

第一透聲密封片130和第二透聲密封片140均通過將每個(gè)所述條狀換能晶片110和外部環(huán)境隔離，并將水中的聲信號(hào)傳輸?shù)矫總€(gè)條狀換能晶片110。每個(gè)條狀換能晶片110便均能夠通過其一端接收第一透聲密封片130輸入的聲信號(hào)和其另一端接收第二透聲密封片140輸入的聲信號(hào)，并將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出到外部負(fù)載。而外部負(fù)載通過計(jì)算該電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的壓力值，便能夠精確的得到水中所測(cè)量的壓強(qiáng)。由于水聽器100中條狀換能晶片110被外殼120套設(shè)，而外殼120又為管狀結(jié)構(gòu)，從而條狀換能晶片110的兩端便是未被外殼120所封閉的自由端。由于條狀換能晶片110的兩端自由，從而條狀換能晶片110的兩端均能接收聲信號(hào)，進(jìn)而水聽器100的條狀換能晶片110能夠以半波長的方式對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行接收。由于其半波長的接收方式，能有效增大其接收的頻率范圍，且采用的壓電晶片110具有比常用壓電陶瓷更高的橫向壓電系數(shù)和與水介質(zhì)更接近的聲阻抗特征，從而能大幅提高水聽器100接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度。由于其為接收方式和聲敏感元件工作模式的改變，從而能夠有效的提高微型或中型體積的水聽器100的接收靈敏度和對(duì)壓強(qiáng)的測(cè)量精度。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。