固态压电水听器阵列的制作方法

本发明涉及水听器阵列，具体涉及一种固态压电水听器阵列。

背景技术：

1、水下声学探测中，压电水听器阵列是核心感知单元。现有主流充油式水听器阵列存在耐高压性能差、易渗漏、阵列直径大、服役寿命短及动态工况下噪声大、灵敏度不足等缺陷。虽固态压电水听器阵列解决了上述部分问题，但在超细径条件下，仍存在强度不足、易弯曲变形、阵元相位一致性差及内部走线与集成难度大等技术瓶颈，难以满足深远海探测、水下机器人搭载等场景对高强度、超细径、高可靠性水听器阵列的需求，因此亟需开发一种结构创新的固态压电水听器阵列。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种固态压电水听器阵列，强度和可靠性高、直径小，同时能提高自由状态下的相位一致性。

2、本发明提供的具体技术方案如下：

3、提供一种固态压电水听器阵列，包括透声封装层、支撑结构和沿轴向排布的多个压电水听器阵元，支撑结构包括高模纤维支撑骨架，高模纤维支撑骨架沿轴向贯穿多个压电水听器阵元，透声封装层通过灌封浇筑将支撑结构和多个压电水听器阵元一体化包裹，形成全固态结构。

4、作为上述方案的一种优选，支撑结构还包括第一固定件和第二固定件，高模纤维支撑骨架的两端固定于第一固定件，第二固定件固定于第一固定件之间的高模纤维支撑骨架上。

5、作为上述方案的一种优选，相邻压电水听器阵元之间的间距相等，第一固定件设有两个，第二固定件设有多个，第一固定件和第二固定件间隔分布并将高模纤维支撑骨架划分为多个分支段，分支段上均布有多个压电水听器阵元。

6、作为上述方案的一种优选，高模纤维支撑骨架包括多根高模纤维复合增强杆，多根高模纤维复合增强杆均匀分布在压电水听器阵元周向上。

7、作为上述方案的一种优选，压电水听器阵元包括位于两端的一对固定板，固定板上设有多个均匀分布的通孔，多根高模纤维复合增强杆分别贯穿通孔，通孔之间的固定板边缘设有过线槽。

8、作为上述方案的一种优选，压电水听器阵元还包括减震垫、一对端盖、针脚、压电陶瓷、第一前置放大器和屏蔽件，第一前置放大器设置于压电陶瓷内并与压电陶瓷连接，一对端盖分别固定于压电陶瓷两端，一对固定板位于一对端盖的两侧，减震垫连接在对应的端盖和固定板之间，屏蔽件包覆于压电陶瓷和端盖外部；

9、其中一个固定板上设有位于通孔之间的穿孔，针脚的一端连接第一前置放大器、另一端穿出其中一个端盖和穿孔。

10、作为上述方案的一种优选，固态压电水听器阵列还包括多组分别连接多个压电水听器阵元的针脚的信号连接线和位于高模纤维支撑骨架端部内的尾部过线组件，尾部过线组件包括过线筒、过线筒端盖和多个电极，过线筒的端部固定过线筒端盖，电极设置在过线筒端盖上；

11、距离尾部过线组件最近的一组信号连接线直接连接电极，其余信号连接线穿过过线槽再连接电极，透声封装层通过灌封浇筑将支撑结构、尾部过线组件、信号连接线和多个压电水听器阵元一体化包裹。

12、作为上述方案的一种优选，固态压电水听器阵列还包括尾部接线舱组件，尾部接线舱组件包括接线舱、穿舱件和水密连接器，接线舱的一端与支撑结构固定连接、另一端与穿舱件固定连接，穿舱件与水密连接器通过硫化形成一体并用于信号传输。

13、作为上述方案的一种优选，固态压电水听器阵列还包括电子舱组件，电子舱组件包括电子舱、电子舱端盖和第二前置放大器，第二前置放大器设置在电子舱内，电子舱端盖固定在电子舱端部，高模纤维支撑骨架沿轴向贯穿电子舱端盖，透声封装层通过灌封浇筑将支撑结构、电子舱组件和多个压电水听器阵元一体化包裹。

14、作为上述方案的一种优选，透声封装层为透声弹性体材料，透声弹性体材料包括透声橡胶、透声聚氨酯中的至少一种。

15、本发明通过设置透声封装层和支撑结构，在阵列内部嵌入高模纤维支撑骨架，高模纤维支撑骨架沿阵列轴向贯穿整个阵列，作为阵列的核心支撑结构，与透声封装层浇筑成型后，高模纤维支撑骨架与透声封装层之间通过分子间作用力与摩擦力紧密结合，限制阵列的拉伸与弯曲变形，显著提升阵列的整体强度与抗弯曲能力，保证阵列在浇筑成型后的整体小尺寸和高直线度，同时提高阵列在自由状态下的相位一致性。

1.一种固态压电水听器阵列，其特征在于，包括透声封装层（1）、支撑结构（2）和沿轴向排布的多个压电水听器阵元（3），所述支撑结构（2）包括高模纤维支撑骨架（21），所述高模纤维支撑骨架（21）沿轴向贯穿所述多个压电水听器阵元（3），所述透声封装层（1）通过灌封浇筑将所述支撑结构（2）和所述多个压电水听器阵元（3）一体化包裹，形成全固态结构。

2.根据权利要求1所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，所述支撑结构（2）还包括第一固定件（22）和第二固定件（23），所述高模纤维支撑骨架（21）的两端固定于所述第一固定件（22），所述第二固定件（23）固定于所述第一固定件（22）之间的所述高模纤维支撑骨架（21）上。

3.根据权利要求2所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，相邻所述压电水听器阵元（3）之间的间距相等，所述第一固定件（22）设有两个，所述第二固定件（23）设有多个，所述第一固定件（22）和所述第二固定件（23）间隔分布并将所述高模纤维支撑骨架（21）划分为多个分支段（211），所述分支段（211）上均布有多个所述压电水听器阵元（3）。

4.根据权利要求1所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，所述高模纤维支撑骨架（21）包括多根高模纤维复合增强杆，所述多根高模纤维复合增强杆均匀分布在所述压电水听器阵元（3）周向上。

5.根据权利要求4所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，所述压电水听器阵元（3）包括位于两端的一对固定板（31），所述固定板（31）上设有多个均匀分布的通孔（311），所述多根高模纤维复合增强杆分别贯穿所述通孔（311），所述通孔（311）之间的所述固定板（31）边缘设有过线槽（312）。

6.根据权利要求5所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，所述压电水听器阵元（3）还包括减震垫（32）、一对端盖（33）、针脚（34）、压电陶瓷（35）、第一前置放大器（36）和屏蔽件（37），所述第一前置放大器（36）设置于所述压电陶瓷（35）内并与所述压电陶瓷（35）连接，所述一对端盖（33）分别固定于所述压电陶瓷（35）两端，所述一对固定板（31）位于所述一对端盖（33）的两侧，所述减震垫（32）连接在对应的所述端盖（33）和所述固定板（31）之间，所述屏蔽件（37）包覆于所述压电陶瓷（35）和所述端盖（33）外部；

7.根据权利要求6所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，还包括多组分别连接多个所述压电水听器阵元（3）的所述针脚（34）的信号连接线和位于所述高模纤维支撑骨架（21）端部内的尾部过线组件（4），所述尾部过线组件（4）包括过线筒（41）、过线筒端盖（42）和多个电极（43），所述过线筒（41）的端部固定所述过线筒端盖（42），所述电极（43）设置在所述过线筒端盖（42）上；

8.根据权利要求1所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，还包括尾部接线舱组件（5），所述尾部接线舱组件（5）包括接线舱（51）、穿舱件（52）和水密连接器（53），所述接线舱（51）的一端与所述支撑结构（2）固定连接、另一端与所述穿舱件（52）固定连接，所述穿舱件（52）与所述水密连接器（53）通过硫化形成一体并用于信号传输。

9.根据权利要求1所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，还包括电子舱组件，所述电子舱组件包括电子舱、电子舱端盖和第二前置放大器，所述第二前置放大器设置在所述电子舱内，所述电子舱端盖固定在所述电子舱端部，所述高模纤维支撑骨架（21）沿轴向贯穿所述电子舱端盖，所述透声封装层（1）通过灌封浇筑将所述支撑结构（2）、所述电子舱组件和所述多个压电水听器阵元（3）一体化包裹。

10.根据权利要求1-9任一项所述的固态压电水听器阵列，其特征在于，所述透声封装层（1）为透声弹性体材料，所述透声弹性体材料包括透声橡胶、透声聚氨酯中的至少一种。