解广亚 徐宏水 王佳荣

（1.声纳技术重点实验室 第七一五研究所，杭州，310023；2.91114部队，上海，200434）

近年来，为了实现对低噪声水下目标远距离探测的目的，要求水声换能器能够有效提升探测弱信号和低频信号的能力。矢量水听器作为一种组合型传感器，能够同时拾取水下声场的声压和质点振速信息，可以共点、同步、独立测量声场的声压标量和质点振速矢量的各正交分量，单个矢量水听器在小尺度情况下具有良好的与频率无关的偶极子指向性[1]。由于矢量通道灵敏度随着频率的降低具有6 dB/OCT衰减的规律，严重制约了矢量水听器的低频探测下限。为此作者开展了多种结构形式及不同有源材料的新型矢量水听器研究，其中采用高性能弛豫铁电单晶材料作为水听器的敏感元器件是提高矢量水听器灵敏度的有效技术途径之一[2]。

压电加速度计是质点加速度矢量水听器的核心器件，常用加速度计的结构形式主要分为三种：弯曲梁结构、剪切结构和中心压缩结构。其中，弯曲梁结构是低频加速度计常用的结构形式，具有结构简单、灵敏度高、能够有效利用压电材料优异的横向压电性能等特点[3]。由于常用压电陶瓷材料在横向长度方向上的压电系数d31均不高于 274 pC/N[4]，极大地限制了压电陶瓷材料在低频加速度计上的应用和性能提升。而对于沿[011]c方向上极化的二元系PZN-PT单晶材料，其横向长度方向上的压电系数d32可达到-1900 pC/N以上，频率常数低于500 Hz·m[5]，更适用于低频、高灵敏度弯曲模式工作的压电加速度计。……