“水听器”(Hydrophone)是一种专门用于接收水中声波信号的传感器,相当于水下的“麦克风”。由于电磁波在水中衰减极快,而声波可传播较远距离,因此水听器是水下声学探测、通信、监测和科研中的核心设备。
一、基本原理
水听器通过声-电转换机制,将水中的声压变化(即声波)转化为电信号。常见的换能原理包括:
压电效应:如PZT(锆钛酸铅)、PVDF(聚偏氟乙烯)等材料在声压作用下产生电荷。
光纤干涉:利用声压引起光纤长度或折射率变化,通过干涉测量实现高灵敏度。
电容式(MEMS):微型机电系统技术,适用于小型化、阵列化应用。
磁致伸缩:较少用于接收,多见于发射换能器。
二、主要性能参数
参数 说明
灵敏度:输出电压与声压之比(单位:dB re 1 V/μPa),越高越好。
频率响应范围:水听器有效工作的频率区间(如10 Hz – 100 kHz)。
指向性:接收声波的方向特性(全向、心形、超指向等)。
自噪声:水听器自身产生的噪声,决定最小可探测信号。
耐压深度:能承受的静水压力,决定工作水深(如6000米)。
动态范围:可线性响应的最小到声压范围(常达120 dB以上)。