壓電水聽(tīng)傳感器也稱水聲偵聽(tīng)傳感器，水下聽(tīng)聲器、水聽(tīng)器，它是一種水下偵聽(tīng)設(shè)備，可以檢測(cè)和記錄來(lái)自各個(gè)方向的海洋聲音。人們常常認(rèn)為海底世界是寂靜的。事實(shí)上，許多海洋生物利用聲音進(jìn)行交流、繁殖和尋找獵物；各種艦船發(fā)出的噪聲；海洋環(huán)境研究（微地震和地下火山活動(dòng)）；導(dǎo)航/定位系統(tǒng)；深海作業(yè)

水聽(tīng)傳感器的原理

就像麥克風(fēng)收集空氣中的聲音一樣，水聽(tīng)傳感器檢測(cè)水下的聲音信號(hào)。大多數(shù)水聽(tīng)傳感器基于某些陶瓷的特殊特性，當(dāng)受到水下壓力變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生小電流。當(dāng)浸入海洋中時(shí)，陶瓷水聽(tīng)器會(huì)在很寬的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生小電壓信號(hào)，因?yàn)樗┞队趶娜魏畏较虬l(fā)出的水下聲音。水聽(tīng)器可以檢測(cè)空氣傳播的聲音，但不靈敏，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)目的是匹配水的聲阻抗，水是一種比空氣密度更大的流體。有效水聽(tīng)器的設(shè)計(jì)必須考慮水的聲阻，是空氣的3750倍；因此，相同強(qiáng)度的波在空氣中施加的壓力在水中增加了 3750 倍。聲音在水中的傳播速度是空氣中的4.3倍，水中的聲波所產(chǎn)生的壓力是空氣中等幅波所產(chǎn)生的壓力的 60 倍。同樣，標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)如果放在防水容器中，則可以浸入水中，但由于同樣糟糕的聲阻抗匹配，性能會(huì)很差。通過(guò)放大和記錄這些電信號(hào)，水聽(tīng)傳感器可以非常精確地測(cè)量海洋聲音。雖然單個(gè)水聽(tīng)器可以記錄來(lái)自任何方向的聲音，但通常會(huì)將多個(gè)水聽(tīng)器同時(shí)放置在一個(gè)陣列中，導(dǎo)致信號(hào)可以比單個(gè)設(shè)備更靈敏地“收聽(tīng)"。全向和半向水聽(tīng)器從特定方向拾取聲音，可用于跟蹤魚(yú)和潛艇的運(yùn)動(dòng)。壓電材料是制作水聽(tīng)器的理想選擇。它們可以改變它們的形式并幫助產(chǎn)生電勢(shì)以響應(yīng)機(jī)械或外部壓力變化。當(dāng)電壓施加到晶體陶瓷材料時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)齊，變得各向異性，并帶有電荷。典型的水聽(tīng)器具有換能器。該換能器對(duì)于將傳入的聲波轉(zhuǎn)換為電壓至關(guān)重要。使用壓電換能器作為晶體材料的替代品現(xiàn)在是現(xiàn)代水聽(tīng)器技術(shù)中的流行選擇。帶有單個(gè)換能器的水聽(tīng)器呈圓錐形，可以反射傳入的聲波，從而使水聽(tīng)器可以定位在不同的位置和深度。單個(gè)換能器的問(wèn)題是無(wú)法減去來(lái)自其他方向干擾主信號(hào)的信號(hào)，這可能會(huì)掩蓋有關(guān)所需信號(hào)位置的數(shù)據(jù)。陣列水聽(tīng)器（拖纜，由多個(gè)換能器構(gòu)成）都連接在一起以接收大的聲音信號(hào)。換能器裝在一個(gè)裝有油的管子中，這有助于收集進(jìn)入水聽(tīng)傳感器的壓力波。前置放大器通常用于增強(qiáng)電信號(hào)并限制從附加組件到水聽(tīng)器的噪聲污染的可能性。