CN114034369A - 一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水声光纤传感技术领域，具体涉及一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，所述阵缆结构包括弯曲限制器、密封外筒、支撑骨架和光纤水听器，所述弯曲限制器设置有2个，对称安装在密封外筒两端，所述支撑骨架布设在密封外筒内部，且支撑骨架上均匀间隔排列有多个光纤水听器，所述支撑骨架两端对称安装有密封端盖，所述密封端盖上开设有O型圈沟槽，所述O型圈沟槽内安装有O型圈，所述密封外筒和密封端盖接触面通过O型圈密封，所述密封端盖内设置有与光纤水听器配合的光单元，本发明根据深海海底固定布放光纤水听器阵列对耐高静水压、声学性能、力学性能等的具体要求，提出一种光纤水听器阵缆结构使得光纤水听器可以同时实现密排、耐高静水压、高灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于水声光纤传感技术领域，具体涉及一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构。
背景技术
光纤水听器阵列具有湿端灵敏度高、抗电磁干扰、易于复用的特点，因此成为深海海底固定式水下探测系统的重要趋势。
目前，浅海型的光纤水听器阵列已经广泛应用于水下目标探测、石油储量监测等军民用领域，深海型的光纤水听器阵列在工作水深、力学性能等要求方面与浅海型有较大的差异。
深海型光纤水听器的主要结构形式有刚性臂型、压力补偿型、溢流内腔型等。其中刚性臂型水听器结构虽然耐压能力强，但是灵敏度难以提高；溢流内腔型、压力补偿型水听器结构则难以适应深海水听器成缆的应用需求。综合兼顾深水光纤水听器阵缆的耐压性能、高灵敏度性能和力学性能要求，本文提出一种新型耐高静水压光纤水听器阵缆结构，使得光纤水听器可以同时实现密排、耐高静水压、高灵敏度。
发明内容
深海型光纤水听器阵缆耐压性能、高灵敏度性能和力学性能要求都具有较高的要求。同时，水下小目标探测、水声通信等应用的扩展使得深海型光纤水听器阵缆的工作频带拓展到在几十千赫兹，根据半波长布阵的要求，通常阵元密排，因此对水听器尺寸有较大的限制。以上两点使得传统的光纤水听器阵列很难满足上述实际使用需求，因此本发明设计了一种新型耐高静水压光纤水听器阵缆结构，可同时兼顾阵元密排、耐高静水压、高灵敏度和高可靠性等特点。
本发明提供了如下的技术方案：
一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，所述阵缆结构包括弯曲限制器、密封外筒、支撑骨架和光纤水听器，所述弯曲限制器设置有2个，对称安装在密封外筒两端，所述支撑骨架布设在密封外筒内部，且支撑骨架上均匀间隔排列有多个光纤水听器，所述支撑骨架两端对称安装有密封端盖，所述密封端盖上开设有O型圈沟槽，所述O型圈沟槽内安装有O型圈，所述密封外筒和密封端盖接触面通过O型圈密封，所述密封端盖内设置有与光纤水听器配合的光单元。
优选地，所述支撑骨架包括平板部和圆环部，所述圆环部对称安装在平板部两端，圆环部垂直于平板部，且圆环部上均匀间隔设置有多个螺纹孔。
优选地，所述支撑骨架与两端的密封端盖通过螺纹孔螺纹连接。
优选地，所述弯曲限制器包括第一圆台部和第二圆台部，所述第一圆台部的大端面与第二圆台部的大端面连接，且第一圆台部的高度大于第二圆台部的高度。
优选地，所述密封外筒采用碳纤维材料制得。
优选地，所述密封外筒上设置有注胶孔。
优选地，多个所述光纤水听器单元之间采用串联式形成光纤水听器阵列。
优选地，多个所述光纤水听器单元之间采用光栅串组形成光纤水听器阵列。
优选地，多个所述光纤水听器均呈圆筒状。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1）该耐高静水压光纤水听器阵缆采用碳纤维外壳保证阵缆的耐压性能和透声性能；并通过注胶孔灌注以及O型圈密封相结合的方式进行水密，同时实现透声；
2）阵缆内部可实现光纤水听器在支撑骨架上阵元密排，光纤水听器单元之间采用串联或光栅串组成光纤水听器阵列，便于提高灵敏度。
附图说明
图1是本发明耐高静水压光纤水听器阵缆结构的外形结构图；
图2是本发明耐高静水压光纤水听器阵缆结构的内部结构图一；
图3是本发明耐高静水压光纤水听器阵缆结构的内部结构图二；
图4是本发明耐高静水压光纤水听器阵缆结构的在线灵敏度响应测试结果。
图中标记如下：
101-弯曲限制器；102-密封外筒；201-支撑骨架；202-光纤水听器；203-密封端盖；204-光单元。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，不是限制本发明的范围。
结合附图1-3所示，一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，所述阵缆结构包括弯曲限制器101、密封外筒102、支撑骨架201和光纤水听器202，所述弯曲限制器102设置有2个，对称安装在密封外筒102两端，弯曲限制器102用于连接阵和海缆，所述支撑骨架201布设在密封外筒102内部，且支撑骨架201上均匀间隔排列有多个光纤水听器202，所述支撑骨架201两端对称安装有密封端盖203，所述密封端盖203上开设有O型圈沟槽，所述O型圈沟槽内安装有O型圈，所述密封外筒102和密封端盖203接触面采用O型圈密封，所述密封端盖203内设置有光单元204，光单元204用于将光纤水听器202的尾纤从密封端盖203中引出。
具体地，所述支撑骨架201包括平板部和圆环部，所述圆环部对称安装在平板部两端，圆环部垂直于平板部，且圆环部上均匀间隔设置有多个螺纹孔；所述支撑骨架201与两端的密封端盖203通过螺纹孔螺纹连接，实现支撑骨架201与密封端盖203的连接稳定。
具体地，所述弯曲限制器101包括第一圆台部和第二圆台部，所述第一圆台部的大端面与第二圆台部的大端面连接，且第一圆台部的高度大于第二圆台部的高度，第二圆台部的小端与密封外筒102配合连接，弯曲限制器101的外形设计满足了阵和海缆的外径差异。
具体地，所述密封外筒102采用碳纤维材料制得，该碳纤维材料透声性能较好，且密封外筒102的外筒厚度满足工作水深要求。
具体地，所述密封外筒102上设置有注胶孔，通过注胶孔向密封外筒102内灌注硅胶或聚氨酯胶等透声固体胶材料，进一步保证阵缆的耐压性能和透声性能。
具体地，光纤水听器202在支撑骨架201上的排布间距根据工作频带的要求进行排布分列，多个所述光纤水听器202单元之间采用串联式形成光纤水听器阵列；多个所述光纤水听器202单元之间采用光栅串组形成光纤水听器阵列，通过普通串联或光栅串组，有利于提高光纤水听器的灵敏度。
具体地，多个所述光纤水听器202均呈圆筒状，通过焊接方式固定在支撑骨架201上，实现固定稳定。
以下描述本发明耐高静水压光纤水听器阵缆的制作工序如下：
1）将光纤水听器202根据工作频带的要求按照一定排布间距逐个安装在支撑骨架201上，实现阵元密排，光纤水听器202在阵缆内部的在线灵敏度响应测试结果如附图4所示，在10kHz以下灵敏度大约保持在在-135dB～-130dB，实现阵缆的高灵敏度，光纤水听器202结构固定好后再将尾纤整理固定在支撑骨架201上。
2）采用螺纹固定的方式安装支撑骨架201两端的密封端盖203，密封端盖203上的O型圈沟槽处提前安装O型圈，然后将光纤水听器202尾纤通过光单元204从密封端盖203中引出。
3）将密封端盖203与支撑骨架203的组合体套入密封外筒102，再安装阵缆两端的弯曲限制器101，结构装配完成后通过注胶孔向密封外筒102内灌注硅胶或聚氨酯胶等透声固体胶材料，保证阵缆的耐压性能和透声性能。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：所述阵缆结构包括弯曲限制器（101）、密封外筒（102）、支撑骨架（201）和光纤水听器（202），所述弯曲限制器（102）设置有2个，对称安装在密封外筒（102）两端，所述支撑骨架（201）布设在密封外筒（102）内部，且支撑骨架（201）上均匀间隔排列有多个光纤水听器（202），所述支撑骨架（201）两端对称安装有密封端盖（203），所述密封端盖（203）上开设有O型圈沟槽，所述O型圈沟槽内安装有O型圈，所述密封外筒（102）和密封端盖（203）接触面通过O型圈密封，所述密封端盖（203）内设置有与光纤水听器（202）配合的光单元（204）。
2.根据权利要求1所述的一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：所述支撑骨架（201）包括平板部和圆环部，所述圆环部对称安装在平板部两端，圆环部垂直于平板部，且圆环部上均匀间隔设置有多个螺纹孔。
3.根据权利要求2所述的一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：所述支撑骨架（201）与两端的密封端盖（203）通过螺纹孔螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：所述弯曲限制器（101）包括第一圆台部和第二圆台部，所述第一圆台部的大端面与第二圆台部的大端面连接，且第一圆台部的高度大于第二圆台部的高度。
5.根据权利要求1所述的一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：所述密封外筒（102）采用碳纤维材料制得。
6.根据权利要求1所述的一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：所述密封外筒（102）上设置有注胶孔。
7.根据权利要求1所述的一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：多个所述光纤水听器（202）单元之间采用串联式形成光纤水听器阵列。
8.根据权利要求1所述的一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：多个所述光纤水听器（202）单元之间采用光栅串组形成光纤水听器阵列。
9.根据权利要求1所述的一种耐高静水压光纤水听器阵缆结构，其特征在于：多个所述光纤水听器（202）均呈圆筒状。
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