李 健，王 欣，陈世利,黄新敬

(天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072)

0 引言

水听器可以在水下将声信号有效地转化成电信号，通过处理电信号实现对声信号的应用，达到水下目标探测或水下信息提取的目的[1-3]。大多数水听器工作在共振频率的频段，频率响应平坦，可以接收宽频信号或用于标准水声计量。而一些探测和通讯用的水听器则工作在共振频率处，以便在特定频率有尽可能高的灵敏度，而在其他频率处灵敏度较低，以抑制环境噪声的干扰。

实验证明，在非共振范围内水听器灵敏度要远低于共振频率周围的灵敏度[4]，且略微依赖于频率[5]。国内外学者已开展了很多利用共振现象来提高水听器灵敏度的研究。Lotsberg利用共振频率附近的水听器来研究充气气泡的非线性发射[6]。Medeiros 利用压电陶瓷在其共振频率下做超声成像，与其他频率相比，其灵敏度更高，成像更清晰[7]。王伟研究了具有两个共振频率的磁电复合材料压电陶瓷(PZT)环，提高了灵敏度和共振位移的分辨率[8]。杨曾涛等研制了新的1-3复合型压电水听器，研究了压电水听器的动态模型和频率响应，利用共振频率来提高对弱信号的灵敏度[9]。李世平等通过亥姆霍兹(Helmholtz)共振原理，利用液腔结构，可以有选择性地提高液腔结构附近的灵敏度，更适用于窄带应用[10]。Sadeghpour将两个半球壳压电陶瓷拼接制成球形，利用其一阶共振模态发射和接收超声波进行水下通信，其共振频率与球壳厚度有直接关系[11]。……