0 引 言

随着水声探测与反探测的发展，特别是多数潜艇采用消声瓦之后，声呐的工作频率要求越来越低，这为受到声学基阵尺寸、重量和造价严格限制的声纳系统带来了极大的困难。为了能够在低频、小尺度阵形下获得一定的空间增益，且能给出水下目标精确的方位信息，矢量水听器是一种最佳的选择[1～3]。矢量水听器具有宽带、一致的偶极子指向性及低频小尺寸等特点[4]；在水声测量系统中，采用矢量水听器可提高系统的抗干扰能力和线谱检测能力[5，6]。从能量检测的角度讲，采用矢量水听器可提高系统的抗各向同性噪声的能力，并可实现远场多目标的识别等，因此，矢量水听器的研究工作受到国内外极大重视[7～9]。目前，矢量水听器亟需解决大灵敏度、甚低频检测、小型化等几个问题。

本文设计了一种谐振式高灵敏度矢量水听器，采用多器件共用结构及谐振检测设计，具有小型化、低频高灵敏度测量特点，能够提升水声信号的探测能力。

1 矢量水听器工作机理

1.1 声学理论

声场中描述某点的传播特性[10,11]可以用以下参数衡量:声压、振速、声强等。

汉高祖刘邦曾任秦朝泗水亭长，深知秦法严酷不得人心。当他率起义军开进咸阳后，立即约法三章，“杀人者死，伤人及盗抵罪”，关中百姓都愿意归附。汉朝正式建立后，刘邦认为三章法过于宽简，不足以防治犯罪，命丞相萧何在秦律基础上制定《九章律》，删除了一些不合时宜的条款，定罪量刑上也有所减缓。后继的惠帝、文帝、景帝都崇尚道家的“黄老之术”，休养生息、约法省刑，对刑罚做了较大程度的改革。汉惠帝废除了《挟书律》，解除了思想言论的禁令；文帝取消连坐制，又以笞刑、杖刑取代肉刑；景帝进一步规定刑具的规格、受刑的部位、减少责打的次数，使刑罚从野蛮变得相对文明，但重刑主义的立法原则没有改变。

声压为

p(r,t)=p0ej(ωt-kr)

(1)

如图3所示，当矢量水听器的平均密度在 (0.5～1.6)ρ0之间变化时，矢量水听器的自由场电压灵敏度值的变化范围为±3 dB之内，满足工程设计要求。因此，用于同振型矢量水听器内部的压电加速度传感器的选择，需兼顾灵敏度和体积，并可根据工程要求适当放宽某些参量。目前有两种方法可以降低矢量水听器的平均密度:通过提供足够大的刚性壳体内空间(即壳体充气体积)，实现密度降低；通过附加低密度复合材料外壳的方法降低整体密度。

v(r,t)=v0ej(ωt-kr)

(2)

声强为

(3)

式中 p为声场中质点声压；v为声场中质点振动速度。

散射波干扰的原理：当干扰机接收到SAR发射的脉冲信号后放大并转发至特定散射区域，信号经过特定区域散射后与原始回波信号混合并被SAR接收.整个散射区域都相当于有效干扰源，干扰信号能携带真实目标散射信息，在时域、频域和极化域都很难被识别，从而实现对场景的二维相干干扰.在干扰过程中，干扰信号从多个连续方向进入雷达主瓣，因此很难用传统的旁瓣抑制和空域滤波方法消除干扰[6,14,15].双通道对消散射波干扰是依靠不同慢时间采样时刻由固定干扰机到达各通道的干扰信号之间的相位关系来完成干扰对消，其原理如图1所示.两通道子孔径天线沿航迹排列，a天线发射信号，a、b两天线同时接收信号.

声场中描述某点的运动特性又有另外一些参数衡量，如质点振动速度、加速度和位移。已知描述声场传播特性和质点运动特性的参数及之间的关系，即可更进一步了解传感器的设计要点。因此，可以根据声信号幅度特点、频率范围等特点选择适宜的一次测量参数及测量传感器，通过变换可以间接实现对声源的探测需求，即使声测量效果最大化。

声场中某点的声传播特性与质点的运动状态特性间通过声阻抗联系。由声学理论基础可知，声压p和质点振速v的比值称为介质的声阻抗

Z=p/v

(4)

由声学理论基础可得

Z=ρc

2)在60℃时，加入0.021 mol/L的亚铁离子，1.0 mol/L的氨水，恒温搅拌8 min，混合矿赤铁矿的回收率由70.86%提高到83.39%，同时尾矿铁品位由16.59%降低到11.63%。

（4）加热温度：可以根据材质确定，根据材料不同，可以选择材料的焊后热处理温度或略低于热处理温度。加热时间可不需要太长，一般控制在将加热区域温度均匀，且能够将整个壁厚加热到同一温度为准。

(5)

由同振型矢量水听器在自由场电压灵敏度Mp与其在水中的加速度灵敏度之间的关系，可以得到矢量水听器要求的自由场声压灵敏度确定其加速度传感器的加速度灵敏度之间的关系，如表1所示,且0 dB=1 V/μPa，频率为1 kHz。

今年6月，李克强总理考察银川经开区育成中心。面对围拢过来的创业者、海外归来的留学生、返乡创客和自主择业的军转干部，总理勉励他们说：“这里有荒凉的沙漠，这里却没有荒凉的人生。希望你们用自己的汗水和智慧，把这里浇灌成创业创新的绿洲。”

声场中某质点的位移、振速、加速度三者曲线变化趋势如图1所示。

图1 质点的位移、振速、加速度三者之间关系

1.2 矢量水听器模型分析

在现实生活中，单凭家长的力量确实难以协调生活、工作与家园共育活动之间在时间上的冲突，政府、幼儿园、企业应该为家长参与家园共育创造更多的机会。政府可以牵头成立专门的家庭教育指导机构、家长学校或社区协作机构，组织家长学习幼儿教育有关知识。幼儿园可以将家长会、家访、亲子活动等家园共育活动安排在节假日、双休日，方便家长参与。家长所在工作单位要在充分理解家长处境的基础上，建立规范的请假制度，允许家长请假参与家园共育活动，以提高家长家园共育活动的参与率。

图2 矢量水听器传感机理模型

2 矢量水听器设计

2.1 球体结构设计

由同振球型矢量水听器的工作原理可知，若声学刚性运动体的几何尺寸远小于波长，即ka≪1(k为波数，a为刚性运动球体半径)，则其振速vx，与声场中心处水质点的振速v0幅值之间的关系为

(6)

由此可看出:加速度传感器的谐振频率越高，矢量水听器的有效工作频率范围越大。要使矢量水听器的上限工作频率达到1 kHz，则需要作为内部振子的压电加速度传感器的谐振频率应为3～5 kHz。

由此可以得到矢量水听器的基本设计理论，在ka≪1时使球体密度和水介质密度相当即可得到矢量水听器所在点处的质点振动信息。要求ka≪1，即矢量水听器线性尺寸a≪λ/6。当同振式矢量水听器工作频率上限为2 kHz时，波长为0.75 m，设计时a值应小于125 mm。矢量水听器的球体采用上、下壳体过盈配合方式连接，设计结构时重点考虑密封问题。

2.2 矢量通道设计

重点为其内部拾振传感器—压电加速度传感器的性能设计。

联轴器膜片在运转过程中受力十分复杂，既要承受扭矩载荷和联轴器中间体的重力载荷，又要承受齿轮箱输出轴和发电机输入轴不对中产生的位移载荷。膜片本身的质量缺陷很容易造成其在运行过程中发生断裂。因此在膜片制造过程中，需要对每个膜片进行表面裂纹检查，同时对每个批次的膜片抽样进行化学成分、低温冲击功、抗拉强度、屈服强度和金相检查。

同振型水听器的自由场电压灵敏度MP与其平均密度之间关系式为

(7)

f0=(3-5)fH

质点振动速度为

在全球化趋势不断加剧的今天，我国与其他国家之间的交流和互动越来越频繁，为了真正的提高我国的国际地位，保障我国在激烈的国际竞争中获得更多的优势，我国开始不断地加大对英语教学的投入，促进英语人才培养效率和水平的提升。在这样的现实条件之下，我国英语专业老师在翻译教学实践的过程之中开始站在学生长远发展的角度，主动突破传统应试教育的桎梏，将不同的创造性教学策略融入教学实践之中，为学生提供好的学习环境和学习氛围，以此来更好地实现学生的个性化发展和成长。结合相关的实践调查可以看出，翻转课堂在英语专业翻译教学的过程之中应用尤为普遍，同时也受到了许多老师的好评。

图与自由场电压灵敏度差值的关系曲线

1)谐振频率确定

根据振动传感器工作原理和矢量水听器的工程应用要求，通常加速度传感器的谐振频率应满足

式中 Uoc为矢量水听器的输出开路电压。

式中 fH为矢量水听器的上限工作频率。

式中 ρ0为水介质密度;为刚性球体的平均密度;φ为相位差。

矢量水听器传感机理模型如图2所示，可分解为3个模型:由中心质量与弹性梁组成的二阶振动系统，通过惯性质量敏感加速度信号，并将加速度的变化转化为弹性梁的位移变化；位移传递模型，即将弹性梁的位移变化转换为十字梁末端的位移变化；由弹性元件构成的圆板弯曲振动系统，在受外力(位移)作用时，将外力(位移)转换为弹性元件内部的应力变化，如果采用压电陶瓷元件，则可将位移变化变成电荷信号输出。

372 Standard operation procedure of diagnosis and treatment process for severe acute pancreatitis: clinical application

2)传感器灵敏度确定

式中 ρ为介质的平均密度；c为声波的传播速度。

表1 矢量水听器灵敏度和加速度传感器电压灵敏度对应关系

矢量水听器声压灵敏度/dB-190-185-180-175-170加速度传感器的电压灵敏度/(mV/gn)7601 3502 4004 2707 560

根据同振球形矢量水听器分析可知，在结构设计上要满足以下3个条件(拾振条件):

1)矢量水听器的波尺寸足够小，即ka≪1，实际中一般要求a≤λ/6；

针对部分欠注井注入压力高，并导致注配间泵压较高的情况，在采油工程方面，选取5个注配间8口欠注井开展酸化解堵施工，选取34口欠注井开展化学洗井，措施后注配间柱塞泵压力降低1.0～2.0 MPa，累计节约电量16.3×104kWh，在降压增注的同时兼顾了节能降耗。

2)矢量水听器的平均密度近似等于介质(水或海水)的密度，且质量分布均匀；

3)水听器的几何中心与中心重合，则该矢量水听器置于水下声场中时呈中性浮力状态，其振动幅值、相位与水中质点保持一致，从而有效拾取水中质点振速或加速度矢量。

其次，在得到移动IoT设备分簇列表后，则需要计算K个UAV的最优布署坐标，最小化大规模移动异构物联网的通信功率.由式(2)、(6)可得，

根据上述条件，设计矢量水听器的外形尺寸Ф(110±5)mm，高(100±5)mm，设计带宽5 Hz～1 kHz。

矢量水听器的材料选择，惯性质量块采用钨合金材料，重量较大，提高了矢量水听器的灵敏度。敏感元件采用PZT—5型压电陶瓷薄圆片，尺寸为Ф14 mm×0.4 mm。采用压电敏感元件，利用压电原理进行力/电转换，再进行前端信号处理。考虑应用实际工况，采用中心质量设计以保证质心与几何中心相合。为了得到较高的灵敏度，敏感元件采用串联连接方式，电荷相等、电压相加、电容值减小，相应地传感器时间常数减小，电压灵敏度增大，连接方式如图4所示。

图4 敏感元件及电气连接示意

矢量水听器的密封采用多个突台结构的过盈配合，其过盈配合的壳体采用软铝。海洋中常有涡流、旋涡等形式存在，过盈配合可防止金属壳体之间松动，给浮标的安全性、可靠性带来一定的技术保障。矢量水听器的引线采用锥形孔将内部导线引出，锥形胶皮塞将锥形孔密封，在外界压力下进行自密封。矢量水听器密封后实物如图5所示。

图5 密封后矢量水听器

3 性能测试

矢量水听器设计工作频率为10～300 Hz。对矢量水听器在一级计量站进行声性能测量。水下测试中接收灵敏度测量采用驻波场比较法，主要对矢量水听器的声压灵敏度测量，测量的不确定度U=1.5 dB。矢量水听器的接收灵敏度达到了-196 dB(100 Hz)。

4 结束语

设计的矢量水听器是在缺乏技术资料下，进行的首次研制。通过测试结果证明了采用本文设计方法的可行性。该结构设计矢量水听器不仅低频灵敏度高而且可靠性高。但在制作中工艺控制存在缺陷，使x，y矢量通道同一频率下接收灵敏度有差值。但总体趋势符合基本声压灵敏度曲线每倍频程6 dB的变化规律，实验测试结果与理论基本相符。在工程应用方面，若矢量水听器能克服如工艺控制等缺陷问题，则该技术将会得到水声领域的广泛应用，对国家的军事装备和经济建设也将会产生不可估量的作用。

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