本文關(guān)鍵詞：基于纖毛式納機(jī)電矢量水聽器的潛標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著海洋資源的開發(fā),對(duì)海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)日益加強(qiáng),潛標(biāo)系統(tǒng)由于其能長時(shí)間、不間斷、大范圍的自動(dòng)監(jiān)測(cè)水下環(huán)境而被廣泛應(yīng)用。在測(cè)量水下聲場(chǎng)的潛標(biāo)系統(tǒng)中,常使用大孔徑的標(biāo)量水聽器陣列來測(cè)量聲場(chǎng)的聲壓,但在低頻和甚低頻段聲場(chǎng)的測(cè)量中,逐漸增加的陣列孔徑在提高系統(tǒng)性能的同時(shí),也成為了系統(tǒng)應(yīng)用的制約條件。纖毛式納機(jī)電矢量水聽器是一種新型水聲傳感器,具有體積小、成本低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),因此研究基于納機(jī)電矢量水聽器的潛標(biāo)系統(tǒng)對(duì)于解決陣列孔徑間題具有重要的意義。 本文研究的潛標(biāo)系統(tǒng)為小型淺水潛標(biāo),利用4元矢量陣列進(jìn)行水下聲場(chǎng)探測(cè)。潛標(biāo)系統(tǒng)有8個(gè)模擬通道,1個(gè)數(shù)字通道,可記錄矢量水聽器的測(cè)量數(shù)據(jù)及主體的姿態(tài)信息,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量為40GBytes,模擬通道采樣速率為10Ksps,探測(cè)信號(hào)頻段范圍為20～2KHz。論文的主要研究成果： (1)本文完成了潛標(biāo)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)。針對(duì)納機(jī)電矢量水聽器信號(hào)特性設(shè)計(jì)了低噪聲信號(hào)調(diào)理電路并分析了電路噪聲的產(chǎn)生因素及相應(yīng)計(jì)算；系統(tǒng)的闡述了ADC器件特點(diǎn),文中采用了8通道、16位的高精度ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)了高可靠性的串行通信接口電路；電源管理電路采用無縫轉(zhuǎn)電技術(shù),擁有多種供電方式,增強(qiáng)了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。 (2)針對(duì)應(yīng)用需求,完成了以FPGA為控制核心的關(guān)鍵邏輯設(shè)計(jì)。研究了ADC的采集時(shí)序和FIFO緩存器的軟件設(shè)計(jì),給出了具體應(yīng)用方案；文中采用抽樣判決法對(duì)接收信號(hào)消抖,提高了系統(tǒng)的可靠性；闡述了Flash芯片的內(nèi)部架構(gòu),研究了Flash芯片的存儲(chǔ)設(shè)計(jì),分析了多種編程方式。 最后對(duì)系統(tǒng)樣機(jī)進(jìn)行了多次室內(nèi)、室外水域試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步處理,驗(yàn)證了本文研究的潛標(biāo)系統(tǒng)的可行性,表明基于納機(jī)電矢量水聽器陣列的潛標(biāo)系統(tǒng)在水下聲場(chǎng)探測(cè)方面具有良好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：潛標(biāo) 纖毛 納機(jī)電矢量水聽器 數(shù)據(jù)采集
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB565.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外潛標(biāo)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.3 矢量水聽器在潛標(biāo)系統(tǒng)中的應(yīng)用14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 2 潛標(biāo)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)16-22
• 2.1 潛標(biāo)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)16-17
• 2.2 纖毛式納機(jī)電矢量水聽器17-21
• 2.2.1 纖毛式納機(jī)電矢量水聽器的仿生原理18-19
• 2.2.2 纖毛式納機(jī)電矢量水聽器的工作原理19-21
• 2.3 三維電子羅盤21
• 2.4 數(shù)據(jù)記錄器21-22
• 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)22-42
• 3.1 硬件電路總體設(shè)計(jì)22-23
• 3.2 模擬信號(hào)調(diào)理電路23-29
• 3.2.1 信號(hào)調(diào)理電路電源設(shè)計(jì)23
• 3.2.2 放大電路設(shè)計(jì)23-25
• 3.2.3 濾波電路設(shè)計(jì)25-27
• 3.2.4 噪聲分析與測(cè)量27-29
• 3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路29-32
• 3.4 RS-232接口電路32-33
• 3.5 RS-422接口電路33-35
• 3.6 電源管理電路35-41
• 3.6.1 電源轉(zhuǎn)換方案設(shè)計(jì)36-37
• 3.6.2 各級(jí)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)37-39
• 3.6.3 鋰電池充電電路設(shè)計(jì)39-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 4 關(guān)鍵邏輯設(shè)計(jì)42-52
• 4.1 模擬信號(hào)的采集時(shí)序設(shè)計(jì)42-43
• 4.2 FIFO緩存模塊設(shè)計(jì)43-45
• 4.3 信號(hào)消抖45-47
• 4.3.1 延時(shí)和積分消抖法45-46
• 4.3.2 抽樣判決消抖法46-47
• 4.4 電子羅盤數(shù)據(jù)接收設(shè)計(jì)47-48
• 4.5 Flash存儲(chǔ)設(shè)計(jì)48-51
• 4.5.1 壞塊檢測(cè)49-50
• 4.5.2 Flash芯片編程設(shè)計(jì)50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 5 潛標(biāo)測(cè)試52-59
• 5.1 納機(jī)電矢量水聽器靈敏度校準(zhǔn)52-53
• 5.2. 室內(nèi)測(cè)試53-54
• 5.3 室外水域試驗(yàn)54-55
• 5.4 海試數(shù)據(jù)處理55-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 6 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 研究工作總計(jì)59
• 6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)59-60
• 6.3 工作展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果65-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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3 樊姣榮;王曉瑤;劉文怡;張國軍;關(guān)凌綱;王盼盼;;MEMS矢量水聽器陣列信號(hào)處理研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2012年01期

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5 蔡錦達(dá),王德福,黃小松,申屠理峰,吳美娟;大容量Nand Flash在ARM嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2004年05期

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9 林香紅;陳剛;;中外海洋經(jīng)濟(jì)概念的共性和差異性分析[J];海洋開發(fā)與管理;2012年05期

10 毛祖松;海洋潛標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J];海洋測(cè)繪;2001年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王鵬;基于MEMS矢量水聽器陣列的聲目標(biāo)定向定位技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于纖毛式納機(jī)電矢量水聽器的潛標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：360110