一种水下低频声源系统的设计

发布时间：2022-02-15 03:12

　　水下声源系统是对水声装备进行测试或校准时常用的设备。本文提供了一套可远程水声遥控的低频水下声源系统的实现方案,具体给出了系统的硬件构成、遥控距离估算方法和遥控信号检测方法。通过高频水声应答器,本系统使用者可控制低频声源的开启和关闭。低频声源的发射频率和声源级大小能够在入水前由使用者根据实际需要自由配置。系统由高能锂电池提供电能,可在水下长时间工作。经测试,该低频声源系统的遥控功能正常,低频声源最大发射声源级可达175dB以上。 

【文章来源】：信息技术与信息化. 2020,(07)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

信号产生单元组成(虚线框内)

系统的工作频段属于音频范围,因此本设计选择效率高、体积小、低失真、频率响应曲线好的数字音频功率放大器。功率放大单元的组成如图2所示。其中数字音频功率放大模块将以美国TI公司生产的数字音频功率放大集成芯片为核心。该类芯片具有高保真,转换效率高等优点。因为数字音频功率放大模块只输出大电流驱动信号,要通过变压器将其转换为高电压驱动信号,以适应由压电陶瓷片制造的发射换能器。1.3 应答器信号接收机

应答器的信号接收机电路构成如图3所示。在应答器检测问询信号时,收发合置换能器输出的电信号经由收发转换电路接入前置放大器放大,再经带通滤波、线性放大和抗混叠滤波电路,进入到模/数转换器。其中,带通滤波的上、下限截止频率、线性放大的放大倍数等参数,能够在嵌入式MCU的控制下,根据用户的需要进行配置,满足应答器使用者根据实际海洋声环境特点最优化配置电路参数需要,增强系统在不同声学环境下的适应能力。前置放大器放大10倍,输入阻抗高于20MΩ,线性放大器分为三级,每级放大10倍,因此系统将有对输入信号最大10000倍的放大能力。MCU接收模/数转换器输出的数字信号,从中检测声问询信号,若检测到声问询信号,则在指定延时后控制数/模转换器发出电应答信号,电应答信号再通过低通滤波器、功率放大器和收发转换电路驱动换能器向水中发射水声应答信号。水下声源和声学应答器的MCU间可双向通信。声学应答器在检测问询信号的同时,也会检测用于水下声源启动或停止控制的水声遥控指令信号,一旦检测到以上指令,会立即通知水下声源的MCU完成相应的控制动作。声学应答器的功率放大器采用与水下声源中功率放大单元相同的电路结构,只是变压器和匹配网络使用不同的设计参数。

【参考文献】：
期刊论文
[1]音响功放前级放大器的设计研究[J]. 张吕彦,孙红军.  电声技术. 2015(05)
[2]一种小尺寸低频宽带声源换能器的设计[J]. 刘继伍.  声学技术. 2013(S1)
[3]打造美丽海洋 建设美丽中国[J]. 梁学斌,姜华.  海洋开发与管理. 2013(08)



本文编号：3625798