發(fā)布時間：2020-05-04 23:30

【摘要】：水聲應(yīng)答器作為通用的聲學設(shè)備在大多數(shù)海洋科學研究與海洋工程中都發(fā)揮著重要作用。由于水聲應(yīng)答器工作時完全依靠電池供電,因此降低功耗、延長水下工作時間對應(yīng)答器具有重要意義。本文設(shè)計了一款具有應(yīng)答、釋放和電觸發(fā)功能的寬帶低功耗水聲應(yīng)答器。為了盡可能的降低系統(tǒng)功耗,在設(shè)計過程中對硬件電路的器件選型、軟件設(shè)計、電源系統(tǒng)的動態(tài)管理等方面進行深入研究,有效的降低了應(yīng)答器的功耗。首先,在設(shè)計應(yīng)答器硬件電路時,選取輕負載高效率電源轉(zhuǎn)換芯片LT8610AB為電源轉(zhuǎn)換芯片,綜合考慮數(shù)字處理芯片的功耗和性能,選擇低功耗處理器MSP432作為數(shù)字處理芯片,選取毫瓦級軌道軌運算放大器AD8542作為模擬接收電路的核心,在此基礎(chǔ)上完成應(yīng)答器的硬件電路設(shè)計。其次,論文完成了對詢問信號的相關(guān)檢測算法的仿真以及2FSK釋放指令碼檢測算法的仿真。完成以下三種功能:詢問信號的相關(guān)檢測功能、釋放指令的檢測功能和電觸發(fā)功能。為了盡可能的降低應(yīng)答器系統(tǒng)功耗,利用MSP432的內(nèi)部AD采集模塊的比較器完成對CPU的喚醒與休眠。最后,對寬帶低功耗水聲應(yīng)答器系統(tǒng)進行綜合測試,應(yīng)答器在MSP432CPU休眠狀態(tài)下功耗為19mW,應(yīng)答器在MSP432CPU活動模式下功耗為37mW。在此基礎(chǔ)上,經(jīng)過推算可知,采用24V、6Ah規(guī)格的鋰電池供電,在應(yīng)答器處于休眠模式時,理論上應(yīng)答器可以在水下持續(xù)工作的時間325天。應(yīng)答器實現(xiàn)了應(yīng)答、釋放和電觸發(fā)三種功能。
【圖文】：

級放大電路帶通濾波電路水聲換能器 數(shù)字處理單元圖 2.2 模擬接收電路整體框圖2.2.1 模擬接收電路增益設(shè)計由于模擬接收電路的性能直接影響后續(xù)數(shù)字電路對信號判別的準確性，因此設(shè)計模擬接收電路時需要綜合考慮模擬接收電路的增益、噪聲和功耗。模擬接收電路的增益與水聲換能器接收靈敏度、詢問信號聲源級、應(yīng)答器檢測信號最小幅值以及聲傳播損失有關(guān)。本文設(shè)計應(yīng)答器的作用距離為 6000m，根據(jù)傳播損失公式（2-1）計算傳播損失：TL = 10 K lgr + αr(2-1)上式中TL 為傳播損失，單位為dB。K 為幾何擴展類型。α 海水吸聲系數(shù)，單位分

11 反相比例運算放大電路原理o 的比例關(guān)系如公式（2-9）12o iRU UR= 使用ANALOG DEVICES公芯片具有極低的電源電流，需頻段的信號，在模擬接收號的信噪比，從而提高檢測、通頻帶和放大倍數(shù)會隨負載路不符合應(yīng)答器系統(tǒng)需求。因此在設(shè)計應(yīng)答器系統(tǒng)時采用
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB565

【參考文獻】

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本文編號：2649148