在精準(zhǔn)分析水下聲場的精密儀器中，日本東麗的針式水聽器以其的性能正成為聲學(xué)測量領(lǐng)域的關(guān)鍵工具。

日本TORAY東麗進(jìn)口針式水聽器（HY05N）是一款專為高分辨率聲場測量而設(shè)計(jì)的超緊湊型換能器，采用東麗自主研發(fā)的高分子壓電材料P（VDF-TrFE），能精確測量水中寬頻率范圍內(nèi)的超聲波分布。

01 產(chǎn)品概述與技術(shù)原理

HY05N針式水聽器是日本TORAY東麗公司推出的一款僅接收型超緊湊傳感器，專門用于測量水中的超聲波聲場。

這款水聽器采用東麗的高分子量壓電材料P（VDF-TrFE），該材料具有高分子材料中較高的機(jī)電耦合系數(shù)和工作溫度上限。

由于壓電材料的聲阻抗與水的聲阻抗非常接近，使得諧振頻率與非諧振頻率之間的靈敏度差異很小，諧振峰值較寬，因此能夠在寬頻率范圍內(nèi)再現(xiàn)忠實(shí)于入射波的信號。

其核心工作原理是基于壓電效應(yīng)，當(dāng)水中的超聲波作用于水聽器的敏感元件時(shí)，壓電材料會將聲壓信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而實(shí)現(xiàn)對聲場的精確測量。

02 核心技術(shù)與性能特點(diǎn)

創(chuàng)新的高分子壓電材料

HY05N使用了東麗公司專門開發(fā)的高分子壓電材料P（VDF-TrFE），這種材料結(jié)合了傳統(tǒng)壓電陶瓷和聚合物材料的優(yōu)點(diǎn)。

與傳統(tǒng)壓電材料相比，這種材料具有更接近水的聲阻抗特性，使得聲波能夠更有效地傳入和傳出傳感元件，減少了界面反射造成的信號失真。

寬廣的頻率響應(yīng)特性

這款針式水聽器的頻率測量范圍覆蓋1MHz至20MHz，使其能夠捕捉從低頻到高頻的各種超聲波信號。

在3MHz頻率下，靈敏度達(dá)到40nV/Pa（典型值），保證了在寬頻率范圍內(nèi)都能獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

超緊湊結(jié)構(gòu)與易用性

HY05N設(shè)計(jì)了極小的有效直徑（0.5mm） 和超緊湊的外形，使其能夠在對聲場干擾最小的情況下進(jìn)行精確測量。

水聽器允許的入射角很大，可以容易地調(diào)節(jié)水聽器的角度，為復(fù)雜聲場測量提供了便利。

設(shè)備配備1米長帶BNC連接器的同軸電纜，方便與各種測量設(shè)備連接。

03 主要技術(shù)參數(shù)與規(guī)格

HY05N針式水聽器的詳細(xì)技術(shù)規(guī)格如下：

除了上述基本參數(shù)，HY05N在溫度穩(wěn)定性方面表現(xiàn)優(yōu)異，采用的高分子材料能抵抗溫度變化，在各種工作環(huán)境下都能保持穩(wěn)定的高性能。

針式水聽器的靈敏度校準(zhǔn)通過室內(nèi)測試進(jìn)行，采用基于英國校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)國家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）校準(zhǔn)水聽器的比較校準(zhǔn)方法。

內(nèi)部認(rèn)證的測量范圍為1MHz至20MHz（以1MHz為步長），需要注意的是，1MHz以下的頻率不進(jìn)行認(rèn)證。

04 應(yīng)用場景與領(lǐng)域

HY05N針式水聽器廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的聲學(xué)測量與研究中：

醫(yī)療設(shè)備檢測

在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，該水聽器可用于醫(yī)療超聲設(shè)備的聲場測量與校準(zhǔn)，確保超聲診斷和治療設(shè)備的安全性和有效性。

工業(yè)超聲應(yīng)用

在工業(yè)檢測領(lǐng)域，它可用于工業(yè)超聲探傷系統(tǒng)的性能評估，以及材料特性超聲分析中的聲場映射。

科研與環(huán)保

在環(huán)保領(lǐng)域，該設(shè)備可用于水下聲學(xué)研究和環(huán)境監(jiān)測，為水體噪聲污染評估提供數(shù)據(jù)支持。

電子設(shè)備測試

在電子行業(yè)，HY05N可用于超聲清洗設(shè)備的聲場均勻性評估，以及各種壓電換能器的性能表征。

05 性能優(yōu)勢與比較分析

與傳統(tǒng)的壓電陶瓷水聽器相比，HY05N針式水聽器具有多方面的性能優(yōu)勢：

精確的信號再現(xiàn)能力

由于高分子壓電材料與水的聲阻抗良好匹配，HY05N在寬頻率范圍內(nèi)能夠再現(xiàn)忠實(shí)于入射波的信號，共振頻率與非共振頻率之間的靈敏度差異很小。

寬的共振峰值使得它能夠在不同頻率下保持穩(wěn)定的性能，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)壓電陶瓷水聽器在某些共振頻率點(diǎn)的突變情況。

空間分辨率優(yōu)勢

0.5mm的有效直徑賦予了HY05N的空間分辨率，使其能夠精確測量聲場中微小區(qū)域的變化。

這一特性對于聲場分布測量、聲束剖面分析等應(yīng)用尤為重要，可以捕捉到傳統(tǒng)大型水聽器無法分辨的細(xì)節(jié)信息。

溫度穩(wěn)定性與耐久性

采用的高分子材料具有抵抗溫度變化的能力，在溫度波動(dòng)的環(huán)境中仍能保持穩(wěn)定的性能輸出。

這種材料耐久性高，能夠承受長期使用的磨損，適合在工業(yè)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)室中長期使用。

與大口徑水聽器的性能對比

TORAY東麗同時(shí)也提供大口徑水聽器型號H9C，其有效直徑為9mm，外直徑為14mm，長度90mm。

H9C的接收頻率范圍為0.5MHz-5MHz，靈敏度為5nV/Pa以上，更適合需要高靈敏度但空間分辨率要求不高的應(yīng)用場景。

06 使用注意事項(xiàng)與校準(zhǔn)

使用注意事項(xiàng)

使用HY05N針式水聽器時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：

避免機(jī)械碰撞 - 極細(xì)的針式傳感器頭部需小心保護(hù)，防止彎曲或折斷；

電纜連接檢查 - 使用前檢查BNC連接器和電纜是否完好，確保信號傳輸質(zhì)量；

使用后清潔 - 每次使用后應(yīng)將水聽器清潔干凈，防止殘留物影響測量精度。

校準(zhǔn)與認(rèn)證

HY05N針式水聽器提供可選的校準(zhǔn)證書服務(wù)（付費(fèi)），用戶可根據(jù)需要選擇附加證書。

校準(zhǔn)方法采用基于英國校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)國家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）校準(zhǔn)水聽器的比較校準(zhǔn)法，確保測量結(jié)果的國際可比性和可靠性。

內(nèi)部認(rèn)證覆蓋1MHz至20MHz頻率范圍，以1MHz為步長，用戶可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求確定是否需要更全面的校準(zhǔn)服務(wù)。

HY05N針式水聽器憑借其超緊湊設(shè)計(jì)、寬廣的頻率響應(yīng)和出色的信號還原能力，已成為聲學(xué)測量領(lǐng)域的理想選擇。無論是用于醫(yī)療超聲設(shè)備的校準(zhǔn)，還是工業(yè)檢測系統(tǒng)的開發(fā)，它都能提供可靠的高分辨率聲場數(shù)據(jù)。

正如一位聲學(xué)研究員所言："在微觀聲場分析的世界里，擁有這樣一款精密工具，就如同擁有了洞察水下聲波奧秘的第三只眼睛。"