基于LabVIEW的热液冷泉水下声学数据采集系统设计

发布时间：2017-10-06 16:16

  本文关键词：基于LabVIEW的热液冷泉水下声学数据采集系统设计

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【摘要】：当前海洋科学的研究热点为热液冷泉探测分析,其探测原理多种多样,由于热液喷口会造成附近海域参数变化,包括温度,盐度等,因此极大部分探测方式是集中于接触式探测,通过设备检测到有数据异常区域后再通过ROV等设备去定位“黑烟囱”,此种探测方式犹如大海捞针。本课题研究目标便是提供一种新型的热液冷泉定位方式,通过对热液冷泉喷口的气泡群声学特性的研究,设计热液冷泉水下声学采集系统。本文采用虚拟仪器技术,设计一种水下声学数据采集系统,针对课题内容设计了数据采集,存储,显示等模块,通过对硬件控制的程序编写,实现了水下声学数据采集。本文各章节内容安排如下:第一章,论述课题研究背景及意义;深海热液冷泉探测技术及国内外热液探测技术现状及研究;全世界范围已探测热液分布;热液构造;水声探测及气泡声学成像原理;简述了本文的研究思路及内容;热液冷泉水下定位、探测关键技术研究。第二章,水声原理声波特性理论介绍;热液形成物理化学特性;声学环境分析,气泡群尺寸分布估计;水下声学检测噪声构成分析。第三章,设计完成水下声信号数据硬件采集平台,包括水下声学数据采集平台的结构设计,数据采集所需的硬件模块定制设计,水箱等采集环境,声学信号发生接收模块设计;实验平台的搭建;硬件放大模块,滤波模块等。第四章,设计基于LabVIEW的水下声学数据软件平台,包括虚拟仪器驱动模块匹配设计,虚拟仪器调用设置;G语言编程介绍及特点;数据采集程序编写,包括兼容性检查,数据记录存储模块等。第五章,换能器水听器校准实验;对声学数据采集平台采集测试,采集部分实验数据校验平台的稳定性。第六章,对全文进行总结,并对后续实验提出展望。
【关键词】：LabVIEW 水下声学 反射 声学探测 换能器
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-14
• 1.1.1 热液冷泉分布12-13
• 1.1.2 热液冷泉构造环境13-14
• 1.1.3 冷泉背景资料14
• 1.2 热液冷泉探测现状14-15
• 1.2.1 国内外热液探测14-15
• 1.2.2 热液冷泉探测设备15
• 1.3 本实验平台设计意义及目的15-18
• 1.3.1 水下声学探测16-17
• 1.3.2 水下气泡声学成像17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 水下声学探测理论研究19-30
• 2.1 水下声学探测19-25
• 2.1.1 声波三要素19-23
• 2.1.2 声波特性23-24
• 2.1.3 声波衰减24-25
• 2.2 气泡相关理论25-29
• 2.2.0 气泡的散射特性分析25-27
• 2.2.1 气泡群尺寸计算作用27
• 2.2.2 气泡群尺寸计算原理27-29
• 2.3 噪声分析29
• 2.3.1 气泡噪声分析29
• 2.3.2 外部噪声分析29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 水下声学数据采集硬件系统设计30-42
• 3.1 实验平台总体设计方案30-31
• 3.2 水下声波信号发生模块设计31-34
• 3.2.1 信号发生器选型31-32
• 3.2.2 声波信号功率放大器32-33
• 3.2.3 超声波换能器的设计33-34
• 3.3 水下声波信号接收模块设计34-38
• 3.3.1 声波信号水听器34
• 3.3.2 前置放大器设计34-37
• 3.3.3 低通滤波器设计37-38
• 3.4 虚拟仪器硬件38-41
• 3.4.1 虚拟仪器平台38
• 3.4.2 虚拟仪器实时操作系统38-39
• 3.4.3 虚拟仪器数据采集硬件39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 水下声学数据采集软件系统设计42-56
• 4.1 虚拟仪器技术42-44
• 4.1.1 虚拟仪器G语言42
• 4.1.2 虚拟仪器编程环境42-44
• 4.1.3 Lab VIEW的特点44
• 4.2 Lab VIEW数据采集程序设计44-51
• 4.2.1 采集程序整体架构44-46
• 4.2.2 数据采集软件界面46-48
• 4.2.3 数据采集程序功能模块48-51
• 4.3 辅助模块程序设计51-55
• 4.3.1 错误处理模块51
• 4.3.2 特殊标识符检查51-53
• 4.3.3 空白字符删除53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 水下声学数据采集平台实验测试及结果56-71
• 5.1 换能器校准实验及声场分析56-60
• 5.1.1 换能器校准实验56-59
• 5.1.2 声学水听器校准及结果分析59-60
• 5.2 Lab VIEW声学数据采集实验60-71
• 5.2.1 正弦脉冲信号的特点60-61
• 5.2.2 正弦脉冲信号采集参数选择61-63
• 5.2.3 水下声学信号数据采集实验及结果63-71
• 第六章 总结与展望71-72
• 6.1 论文总结71
• 6.2 工作展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75

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本文编号：983745