水听器自噪声精准测量系统设计与实现

发布时间：2020-06-21 20:34

【摘要】：由于世界各国对海洋开发的热情日益增长,水声事业获得了空前的发展。声呐作为水下探测的首选设备成为了海洋开发利器,也成为军舰和民用船只不可或缺的重要组成部分。而水声换能器作为声呐的主要部件之一,其研制与测试也成为了水声技术中的重要研究课题。随着海洋开发的力度增加,水声换能器的应用也越来越广泛,相应的对水听器性能检测的需求也越来越强烈。水听器的自噪声对于水听器来讲是一个十分重要的考虑因素,水听器的自噪声的大小也直接影响水听器的品质。本文基于对水听器自噪声测量的需求设计了水听器自噪声精准测量系统。水听器的自噪声信号经信号调理电路后被AD模数转换器采集,再经DSP打包由USB上传至上位机进行分析。本文首先对系统的整体方案进行了设计,然后根据所要实现的功能设计了硬件平台,并且编写了相应的软件程序,最后对系统各部分和整机做了测试。硬件平台按职责可分为信号调理模块、数据采集模块、信号处理模块。其中,信号调理模块的任务是将水听器的微弱信号放大,本设计中的信号调理模块具有多级可调增益。信号采集模块的主要任务是对信号进行同步采集。系统中采用超低噪声运放OPA637作为前置放大器,采用电池供电,后级与AD采集单元的之间应用了精密隔离器AD215。信号处理模块是以CycloneIV系列的FPGA和DSP TMS320F28335作为主控芯片,W5100作为网口芯片,CY7C68013A作为USB接口芯片。其中,FPGA主要负责信号的放大倍数和采集与传输。DSP的主要工作是接收、解析上位机下达的指令并传送给FPGA。USB和网口主要负责数据的通信。最后,在真空罐内对整个硬件系统进行测试,验证其功能实现和稳定性。最终验证水听器噪声精准测量系统满足设计要求。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB565.1
【图文】：

自噪声,水听器,真空罐

自噪声测量方法性能优劣很大程度上取决于所搭配的水听器的性能优劣性能水听器的研究以使本国的舰船或者探测设备更加耳水下减振降噪技术以减少舰船的噪声使其不易被敌方舰射噪声越来越小，探测难度越来越大，在这种情况下，计者们必须考虑的一个问题。践活动中，不同的应用场合对水听器的要求也并不相同水中声信号通信的过程中，所采用的发射换能器声源级所接受到的信号拥有很高的信噪比，水听器的自噪声的是，水听器的自噪声如果不足够小的话就无法探测低辐声呐系统可以正常工作的前提条件之一就是水听器的自某些特定的情况下，环境噪声会非常的小，此时准确知要。并且，很多水听器与其搭配的前放是被设计成无法比较小，但累加上其前放噪声再经过前放放大后就变得水听器的自噪声是十分必要且有意义的。

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第 1 章绪论听器的工作环境，真空罐如图 1.1 所示。听器用软性结构吊放于真空罐中央位置，封闭真空罐并有真空机泵将其抽至接测量系统通过罐上的密封接插件接收并处理真空罐里工作的水听器的信号。由统的自噪声很小，并可以通过测量求得系统自噪声，我们认为测量得到的噪声系统自噪声就是所测水听器的自噪声。内外研究现状及发展趋势于世界各国都在紧锣密鼓的加紧对海洋的开发，水听器的种类和使用频率也与但是针对水听器自噪声的测量产品却很少[9]。丹麦 Reson 曾开发出一套水听器测量系统，但并未公布其详细的测试技术资料，图 1.2 为 Reson 公司所测量得环境下 TC4032 水听器自噪声频谱等级。

【参考文献】