本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的耐高壓水聲采集系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋的資源特別豐富,包含大量能源、礦藏、生物等,海洋中主要依靠聲波進(jìn)行信息的遠(yuǎn)距離傳播。水聲傳感器將水中的聲波信號轉(zhuǎn)換成電壓信號,這樣采集系統(tǒng)可以對水聲采集和傳輸。水聲信號的獲取對海洋資源和海上軍事領(lǐng)域研究具有重要作用,因此水聲采集系統(tǒng)的研究也極其重要。課題根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集方案,研究和設(shè)計了基于FPGA的耐高壓水聲采集系統(tǒng)。根據(jù)項目要求和系統(tǒng)工作環(huán)境,并結(jié)合已有的實驗經(jīng)驗,完成了對水聲采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計以及耐高壓性研究。系統(tǒng)以FPGA為核心控制芯片,由水聲傳感器測得的水聲信號傳輸至運算放大器,經(jīng)過運放調(diào)理輸入A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號,再串并轉(zhuǎn)換后經(jīng)FIFO緩存,緩存的數(shù)字信號傳輸至MAC(介質(zhì)訪問控制器),再由GMII(千兆網(wǎng)介質(zhì)無關(guān))接口傳到物理層,經(jīng)物理層芯片88E1111的串行接口傳輸?shù)焦饫w上,最終由光纖傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C(jī),實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的實時遠(yuǎn)距離傳輸。系統(tǒng)工作環(huán)境為1000m內(nèi)的深海,受到最大壓力為10MPa。針對這一問題,本課題采用了灌封材料對電路板進(jìn)行灌封,減小電路所受的應(yīng)力來達(dá)到保護(hù)作用。課題采用了ANSYS Multiphysics多物理場仿真軟件模擬了不同灌封材料對電路板的保護(hù)效果仿真,并選擇了合適的灌封材料。最后,完成了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集實驗,通過實驗驗證了系統(tǒng)功能設(shè)計的可行性和正確性,對以后的耐高壓水聲采集系統(tǒng)的研究具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：水聲采集 FPGA 模擬仿真 耐高壓
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274.2;TB56
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1.緒論10-17
• 1.1 選題的研究背景及意義10-11
• 1.1.1 選題的研究背景10-11
• 1.1.2 選題的研究意義11
• 1.2 水聲采集系統(tǒng)與光纖研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 水聲采集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 光纖研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 選題主要工作及內(nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 2.系統(tǒng)總體設(shè)計及仿真方案17-25
• 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計17-21
• 2.1.1 系統(tǒng)各模塊設(shè)計18-19
• 2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計原則19-21
• 2.1.3 系統(tǒng)的功能21
• 2.2 系統(tǒng)仿真方案21-23
• 2.2.1 系統(tǒng)仿真步驟21-22
• 2.2.2 系統(tǒng)仿真方案22-23
• 2.2.3 ANSYS關(guān)鍵問題23
• 2.3 本章小結(jié)23-25
• 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計25-36
• 3.1 中央控制模塊25-27
• 3.2 信號調(diào)節(jié)模塊27-28
• 3.3 信號采集模塊28-30
• 3.4 以太網(wǎng)接口模塊30-35
• 3.4.1 千兆以太網(wǎng)和光纖介質(zhì)選用30-31
• 3.4.2 物理層器件 88E1111配置31-33
• 3.4.3 以太網(wǎng)硬件連接33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計36-48
• 4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計36-37
• 4.2 SPI協(xié)議37-40
• 4.3 數(shù)據(jù)處理緩存40-44
• 4.3.1 串并轉(zhuǎn)換40-41
• 4.3.2 FIFO緩存41-44
• 4.4 以太網(wǎng)發(fā)送與接收44-47
• 4.4.1 以太網(wǎng)發(fā)送模塊44-46
• 4.4.2 以太網(wǎng)接收模塊46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 5 系統(tǒng)耐高壓性能研究48-61
• 5.1 系統(tǒng)灌封模型確立48-51
• 5.1.1 ANSYS Multiphysics多物理場仿真基礎(chǔ)48-49
• 5.1.2 灌封方法介紹49-50
• 5.1.3 仿真模型確立50-51
• 5.1.4 材料參數(shù)51
• 5.2 灌封材料選擇51-57
• 5.2.1 聚氨酯作灌封材料仿真52-53
• 5.2.2 環(huán)氧樹脂作灌封材料仿真53-55
• 5.2.3 硅橡膠作灌封材料仿真55-56
• 5.2.4 仿真結(jié)果分析56-57
• 5.3 灌封材料參數(shù)對電路板防護(hù)的影響57-59
• 5.4 仿真時需注意的問題59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 6 工作總結(jié)與展望61-62
• 6.1 工作總結(jié)61
• 6.2 創(chuàng)新與不足61
• 6.3 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果66-67
• 致謝67-68

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