基于MEMS标矢量一体化水听器的浮标系统设计

发布时间：2021-08-21 15:05

　　MEMS标矢量一体化水听器为一种新型的复合式水听器。针对其特性与应用前景和海洋探测需求,基于该传感器设计了一种声呐浮标系统。该系统由STM32、模数转换模块AD7606、无线模块AS01-ML01DP等构成,实现了数据采集存储、无线发送等功能。探测频率为20 Hz～1 kHz,数据传输速率为2 Mbit/s,由基站实时接收来自水下传感器的信号。经试验验证,该系统能够正常工作,满足传感器工程应用需求。 

【文章来源】：电子器件. 2020,43(05)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

MEMS矢量水听器微结构

为了提高单只水听器的定位精度,将压电陶瓷管作为声压信号的接收端为传感器提供标量通道,压电陶瓷在接受声信号时,在其内外表面会产生相反极性的电荷,从而实现声信号到电信号的转变。MEMS标矢量一体式水听器整体结构图如图2所示,该传感器由标量端、矢量端、信号调理电路三部分组成。2 浮标系统总体设计

该系统由测量基站与浮标节点构成,其总体结构如图3所示。浮标节点布放在被测区域锚定后,开始采集数据,并根据测量基站的指令将数据回传。其中:测量基站主要由:计算机、数据处理软件、无线模块等构成。主要负责向节点发送指令,并接收及处理节点回传的数据。浮标节点主要由:标矢量一体式水听器、通信浮标、连接缆及锚等构成。主要负责采集声场、自身姿态、位置等信息,实时存储、处理,并根据测量基站指令回传数据。浮标系统的结构包括微弱信号调理模块与数据处理模块;其整体结构如图3所示。MEMS标矢一体化量水听器通过电缆连接通讯浮标,另一端与锚连接,使其稳定在被测区域。浮标系统外部直径为20 cm,高度为50 cm,总体质量不超过15 kg。水听器的输出信号传输至潜标电子舱。电子舱内部安装有三维磁姿态传感器和温度传感器,姿态传感器用以给出浮标系统电子舱和水听器的水下姿态信息,以实时了解水听器所处的环境状况,方便后续算法处理;温度传感器用于检测系统工作时的环境温度。整个系统外部装有导流罩,以降低流噪声的影响[9]。系统数据经过底部的水密电缆和转接件传输至上位机进行显示。3 信号调理模块

【参考文献】：
期刊论文
[1]南中国海“G-Argo”声学浮标目标探测能力分析[J]. 王超,孙芹东,张林,张文清,田德艳.  应用声学. 2019(06)
[2]中国海洋科学技术发展70年[J]. 陈连增,雷波.  海洋学报. 2019(10)
[3]一种船用矢量水听器的低噪声动态检波电路设计[J]. 容慧,李书舟,陆小璐,陈新.  舰船科学技术. 2019(18)
[4]基于STM32的多通道照度计的设计[J]. 罗志远,张涛,许骏.  传感技术学报. 2019(04)
[5]标矢量一体化水听器的设计[J]. 徐庆达,张国军,沈倪鑫,张兰胜,张文栋.  微纳电子技术. 2018(12)
[6]MEMS仿生矢量水听器封装结构的设计与研究[J]. 李振,张国军,薛晨阳,薛南,刘宏,陈桂英.  传感技术学报. 2013(01)

硕士论文
[1]声纳浮标数据采集系统的设计与实现[D]. 张云鹏.哈尔滨工程大学 2017



本文编号：3355828