矢量水听器的发展历程

       在水声领域，通常，将传感器称为换能器，接收换能器主要包括标量传感器和矢量传感器，也叫标量水听器和矢量水听器。在声场测量中，传统的方法是采用标量水听器（声压传感器），只能测量声场中的标量参数，典型的标量水听器如RHS系列、B&K公司的810X系列，常作为水听器标准使用。矢量水听器可测量声场中的矢量参数，它的应用有助于获得声场的矢量信息，对声纳设备的功能扩展具有极为关键的意义。

      矢量水听器是接收换能器的一种。在国外，矢量水声传感器是继标量水听器后的热门研究课题。它的研制工作最早始于20世纪40年代的美国，以美国学者50年代发表的有关使用惯性传感器直接测量水中质点振速的经典论文为标志，后来，相继在苏联、英国、日本、法国逐步开展这方面的研究工作。1991年，美国声学杂志连续刊出美俄两国学者9 篇有关声矢量传感器研究方面的论文，这种情况是罕见的。1995年，美国海jun研究局资助美国声学学会举行声矢量传感器专题研讨会，并出版了《声质点振速传感器设计、性能和应用》论文集，反映了当时美国声矢量传感器的研究动态。2002年，IEEE的OCEANS设立了“声质点振速传感器"专题，所涉及的设计内容广泛，反映了一些最新研究情况。足见矢量测量所受到的重视，俄GUO声矢量传感器技术的基础和应用研究相对于美国讲要走得更远些。

       声矢量传感器的设计采用的原理有电动原理、压电原理，形式上多种多样，40年间申请专li多达140项以上。国外声矢量传感器应用较多，已应用于声矢量鱼lei引信、声峰值检测系统、潜艇声纳系统等等。其中，美国的“DIFAR"声纳系统采用的是SV1、SV2这2种型号的振速水听器。利用水听器准基阵的SWALLOW浮标系统，由8个阵元组成基阵，150m等间距垂直布放，工作深度为400～1300m，分析频带为0.6～20Hz，对于舰船辐射噪声的次声分量，声强信噪比的增益比单纯的声压测量高3～6dB。另外，美国的Franklin，Barry及Benjamin具有代表性。 其所作矢量水听器都是采用压电原理，其中，Benjamin利用PCB公司T356B08型加速度计采用部分集成电路工艺，所作的矢量水听器的频响为100～2000Hz，灵敏度为100mV/gn，尺寸为10～20cm。由此可见，矢量水听器的应用，不仅检测信息量加大，而且zui低检测频率已经达到0.6Hz的次声频段，外形尺寸也是越来越小。

        随着技术地不断发展，技术需求越来越多，为满足岸站建设的需要，服务海岸预警声纳系统，实现远程检测、识别，低频检测能力日益显得重要。另外，由于核动力潜艇的出现，潜艇隐身等新技术的普遍采用，反潜问题受到各国*的重视。一种有效的方法是转向测试螺旋桨低频噪声，安静型潜艇和舰船的本征噪声都在低频段，这就需要低频段的矢量水听器。即要求探测换能器具有低频检测能力。低频三维空间全向矢量检测器已成为新的技术需求。这种低频矢量水听器的研制成功可以预期解决远程传播低频信号的检测问题。同时，随着目标信号的减弱，高灵敏度检测问题也变得迫切。