壓電水聽傳感器也稱水聲偵聽傳感器，水下聽聲器、水聽器，它是一種水下偵聽設備，可以檢測和記錄來自各個方向的海洋聲音。人們常常認為海底世界是寂靜的。事實上，許多海洋生物利用聲音進行交流、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）；導航/定位系統(tǒng)；深海作業(yè)

水聽傳感器的原理

就像麥克風收集空氣中的聲音一樣，水聽傳感器檢測水下的聲音信號。大多數(shù)水聽傳感器基于某些陶瓷的特殊特性，當受到水下壓力變化時會產(chǎn)生小電流。當浸入海洋中時，陶瓷水聽器會在很寬的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生小電壓信號，因為它暴露于從任何方向發(fā)出的水下聲音。水聽器可以檢測空氣傳播的聲音，但不靈敏，因為它的設計目的是匹配水的聲阻抗，水是一種比空氣密度更大的流體。有效水聽器的設計必須考慮水的聲阻，是空氣的3750倍；因此，相同強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，標準麥克風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，性能會很差。通過放大和記錄這些電信號，水聽傳感器可以非常精確地測量海洋聲音。雖然單個水聽器可以記錄來自任何方向的聲音，但通常會將多個水聽器同時放置在一個陣列中，導致信號可以比單個設備更靈敏地“收聽"。全向和半向水聽器從特定方向拾取聲音，可用于跟蹤魚和潛艇的運動。壓電材料是制作水聽器的理想選擇。它們可以改變它們的形式并幫助產(chǎn)生電勢以響應機械或外部壓力變化。當電壓施加到晶體陶瓷材料時，晶體結(jié)構會對齊，變得各向異性，并帶有電荷。典型的水聽器具有換能器。該換能器對于將傳入的聲波轉(zhuǎn)換為電壓至關重要。使用壓電換能器作為晶體材料的替代品現(xiàn)在是現(xiàn)代水聽器技術中的流行選擇。帶有單個換能器的水聽器呈圓錐形，可以反射傳入的聲波，從而使水聽器可以定位在不同的位置和深度。單個換能器的問題是無法減去來自其他方向干擾主信號的信號，這可能會掩蓋有關所需信號位置的數(shù)據(jù)。陣列水聽器（拖纜，由多個換能器構成）都連接在一起以接收大的聲音信號。換能器裝在一個裝有油的管子中，這有助于收集進入水聽傳感器的壓力波。前置放大器通常用于增強電信號并限制從附加組件到水聽器的噪聲污染的可能性。