本文關鍵詞：水聽器電信號模擬裝置的設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： 水聽器 模擬裝置 直接數(shù)字式頻率合成技術 巴特沃斯濾波 阻容衰減網(wǎng)絡

【摘要】：水聽器作為聲吶設備的核心器件,能接收水下超聲波信號。該超聲波信號主要用來為船舶定位、測距和導航等。水聽器一般安裝于船舶等航海設備的底部,因此在進行水聽器信號采集的時候需下到船艙,或者修建專門的水聽器實驗水池,這給實驗帶來了很大的不便,也需要極大的成本開支。由于水聽器輸出信號極為微弱,在微伏級別,所以常規(guī)的信號發(fā)生器雖然功能多樣,但并不能模擬出如此微弱的傳感器信號。而隨著日益增長的海洋發(fā)展需求,對于水聽器的應用也越來越多,因此,對水聽器電信號的模擬裝置的需求也顯得極為迫切。文中主要對信號的生成、噪聲的濾除、信號低噪聲衰減和信號采集等內(nèi)容進行了研究。信號生成主要包括頻率合成和幅度控制兩部分。頻率合成主要采用了直接數(shù)字式頻率合成技術,文中分析了整個頻率合成過程,并對各個節(jié)點信號頻譜進行了分析。幅度控制方面,采用數(shù)模轉換器來模擬數(shù)字電位計的功能,并通過數(shù)值逼近的方法來完成正弦波和三角波的調制;在幅度調制以后由于數(shù)模轉換器量化誤差等原因,輸出信號中含有高階雜散信號,為了使得調制后的波形更加平滑,信噪比更高,研究設計了四階巴特沃斯濾波器,本文主要對濾波器平坦度以及相位特性進行了分析;信號衰減網(wǎng)絡主要完成伏級信號到微伏級別的衰減,論文主要研究了阻容衰減網(wǎng)絡在通帶內(nèi)的平坦度,元器件本身熱噪聲對輸出信號的影響,以及溫度對該網(wǎng)絡的影響;反饋信號采集方面,為了能夠更加準確的采集到輸出信號,同時為了能夠降低軟件消耗,主要研究并實現(xiàn)了從硬件方面實現(xiàn)信號有效值化,使得所有輸出信號都能夠有效值化。本文通過合理的電路設計和軟件控制,完成了對水聽器電信號的模擬裝置設計,達到了預期的效果。該裝置的實現(xiàn),極大的簡化了水聽器相關實驗的實驗條件,節(jié)約了實驗成本,也為其他傳感器信號應用領域提供了多樣化的微弱信號源。該裝置主要可以模擬水聽器幾種典型的通信信號,其中包括:規(guī)則正弦信號,經(jīng)過正弦信號或者三角波信號幅度調制過的正弦信號,以及頻率調制正弦信號。輸出信號幅度也與水聽器電信號在一個級別,50微伏到300微伏之間。
【關鍵詞】：水聽器 模擬裝置 直接數(shù)字式頻率合成技術 巴特沃斯濾波 阻容衰減網(wǎng)絡
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB565.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 水聽器概述9-11
• 1.1.1 水聽器發(fā)展過程9-10
• 1.1.2 水聽器工作原理10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11
• 1.3 研究意義11-12
• 1.4 論文主要工作12
• 1.5 本文組織安排12-13
• 第2章 總體方案13-17
• 2.1 前言13
• 2.2 技術要求13-14
• 2.3 難點分析14-15
• 2.4 總體規(guī)劃方案15-16
• 2.4.1 硬件設計說明15-16
• 2.4.2 軟件設計說明16
• 2.5 本章小結16-17
• 第3章 硬件設計及分析17-48
• 3.1 前言17
• 3.2 信號源實現(xiàn)17-29
• 3.2.1 頻率合成技術17-18
• 3.2.2 DDS技術原理18-20
• 3.2.3 DDS信號指標及分析20-25
• 3.2.4 DDS芯片選取25-27
• 3.2.5 DDS時鐘晶振選取27-28
• 3.2.6 正弦信號生成電路實現(xiàn)28-29
• 3.2.7 幅度控制電路實現(xiàn)29
• 3.3 濾波電路實現(xiàn)29-39
• 3.3.1 濾波器模型及主要特性30-31
• 3.3.2 前級波形分析31-32
• 3.3.3 濾波器選擇32-36
• 3.3.4 濾波電路運算放大器的選擇36-37
• 3.3.5 濾波電路設計37-39
• 3.4 信號衰減電路實現(xiàn)39-44
• 3.4.1 衰減電路分析與選擇39-40
• 3.4.2 阻容分壓電路分析與參數(shù)確定40-44
• 3.5 信號采集回路44-47
• 3.5.1 取樣類型的分析與選擇44-45
• 3.5.2 信號處理手段的分析與處理45
• 3.5.3 取樣點的分析與選擇45-46
• 3.5.4 信號采集回路硬件電路設計46-47
• 3.6 本章小結47-48
• 第4章 軟件設計及分析48-53
• 4.1 前言48
• 4.2 主程序設計48-50
• 4.3 幅度控制的程序實現(xiàn)50-52
• 4.3.1 連續(xù)輸出實現(xiàn)50
• 4.3.2 正弦調制輸出實現(xiàn)50-51
• 4.3.3 三角波調制輸出實現(xiàn)51-52
• 4.4 頻率調制的實現(xiàn)52
• 4.5 本章小結52-53
• 第5章 性能測試53-55
• 5.1 輸出測試53-54
• 5.2 本章小結54-55
• 第6章 總結與展望55-56
• 6.1 總結55
• 6.2 展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-60
• 附錄A 實物圖60-61
• 附錄B 本人學術論文及研究成果61

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳晟;林關成;;鈸式水聽器的改進及仿真測試研究[J];渭南師范學院學報;2009年02期

2 張穎;張穎穎;;聲管中雙水聽器法估算反射系數(shù)及降低干擾的方法研究[J];山東科學;2009年05期

3 石歸雄;張國軍;劉細寶;王曉瑤;許姣;;仿生水聽器設計、制造與測試[J];海洋技術;2011年01期

4 孫好廣;姚紀元;;高性能大深度水聽器技術研究[J];聲學與電子工程;2012年04期

5 林向真,任樹初;寬帶測試水聽器[J];聲學學報;1964年01期

6 胡長青;淺海單個水聽器匹配場定位的研究[J];聲學技術;1996年01期

7 郭西洋;周利生;陳毅;;復數(shù)阻抗法修正電纜引起的水聽器靈敏度變化[J];聲學技術;2014年01期

8 賈志富;測量超聲場聲強用組合式水聽器的設計方案[J];聲學技術;2001年02期

9 周龍甫;羅二平;申廣浩;吳曉明;湯池;;水聽器式便攜超聲參數(shù)測量系統(tǒng)的研制[J];中國醫(yī)學物理學雜志;2006年01期

10 王曉林;王茂法;;拖線陣水聽器流噪聲預報與實驗研究[J];聲學與電子工程;2006年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 白琳瑯;;透聲面元PVDF水聽器的有限元法分析[A];2009年中國東西部聲學學術交流會論文集[C];2009年

2 王艷;姜亞浩;陸玲蘭;;一種組合二維矢量水聽器[A];中國聲學學會2002年全國聲學學術會議論文集[C];2002年

3 沈建文;管靜;劉媛;王靜;潘蘭強;;有限元法分析圓管水聽器厚度變化[A];2009年全國水聲學學術交流暨水聲學分會換屆改選會議論文集[C];2009年

4 夏鐵堅;郝浩琦;姚紀元;;內(nèi)腔部分充液的壓電陶瓷圓管水聽器靈敏度[A];2009年中國東西部聲學學術交流會論文集[C];2009年

5 潘潮;解寶興;陳守六;金亨煥;;便攜式水聽器低頻接收電壓靈敏度特性測量儀[A];中國聲學學會2002年全國聲學學術會議論文集[C];2002年

6 馬遠良;;用信號處理的一般原理分析壓差水聽器的空間增益[A];2004年全國水聲學學術會議論文集[C];2004年

7 王萬順;王先華;;水聽器復數(shù)靈敏度相位測時校準法[A];2004年全國水聲學學術會議論文集[C];2004年

8 葛輝良;何祚鏞;袁文俊;;平面PVDF水聽器對湍流邊界層壓力起伏的響應計算[A];水下噪聲學術論文選集（1985-2005）[C];2005年

9 朱倍麗;肖今新;;聲管測量雙水聽器法中傳遞函數(shù)的研究[A];水下噪聲學術論文選集（1985-2005）[C];2005年

10 付繼偉;汪小亞;陳川;;某型振速水聽器及其前置電路的研制[A];中國聲學學會2007年青年學術會議論文集（下）[C];2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 馬麗娜;光纖激光水聽器技術[D];國防科學技術大學;2010年

2 李東明;干涉型光纖光柵水聽器關鍵技術研究[D];浙江大學;2013年

3 陳勁;水聽器線列陣的數(shù)據(jù)采集與傳輸關鍵技術研究[D];天津大學;2013年

4 張忠兵;淺海聲速剖面反演研究[D];西北工業(yè)大學;2002年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周佳晟;振動和聲壓激勵對水聽器特性影響及改進措施[D];復旦大學;2008年

2 劉爽;零階及一二階組合水聽器的設計[D];哈爾濱工程大學;2008年

3 張鵬;集成型二維矢量水聽器研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

4 尹小兵;基于偏振切換的光纖光柵水聽器系統(tǒng)抗偏振衰落技術研究[D];國防科學技術大學;2013年

5 王正強;水聽器電信號模擬裝置的設計與實現(xiàn)[D];湘潭大學;2015年

6 陳婕;小型二維矢量水聽器的研制[D];哈爾濱工程大學;2009年

7 黃勇軍;使用激光多普勒技術校準水聽器復數(shù)靈敏度方法研究[D];哈爾濱工程大學;2005年

8 張益;自校準智能水聽器研究[D];中北大學;2007年

9 柳增運;基于水聽器超聲聲場特性參數(shù)測量研究[D];北京化工大學;2011年

10 邢廣振;激光外差校準高頻水聽器及若干影響因素的研究[D];中國計量科學研究院;2013年

，

本文編號：1094173