基于MEMS标矢量一体式水听器的浮标系统设计
发布时间：2022-01-20 23:31
随着经济社会的发展与人类面临的资源紧缺等问题的凸显,海洋的开发利用价值越来越受到世界各国的重视。声呐浮标系统作为海洋监测与海底探测的重要手段之一也越来越受到各国科研工作者的青睐。由于目前的矢量传感器普遍存在体积大、功耗高、制造成本高等缺点,因此很难应用在浮标系统中。MEMS标矢量一体式水听器采用先进的MEMS技术制造而成,具有高精度、低功耗、小体积、对声信号敏感程度高、可批量化生产、制造成本低等优点,符合浮标系统水听器应用标准和未来的发展方向,解决了传统矢量水听器在浮标应用上的难点。因此本文提出一种基于MEMS标矢量一体式水听器的浮标系统。论文旨在基于MEMS标矢量一体式设计一种体积小、低功耗、成本低、稳定性好的浮标系统样机。论文主要完成的工作有:根据水听器矢量端与标量端信号接收原理,结合实际应用需求,重新优化设计矢量端信号调理电路,相比之前本底噪声降低2dB,且减小了电路板使用面积、增大了散热面积,使传感器整体性能得到提升;针对标量通道设计了信号放大、电压跟随电路,使标量通道测得的信号符合后续设计标准,解决了之前应用电路测量灵敏度曲线不精确的问题;选用单片机STM2F767作为中心控...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Argo计划浮标投放Figure1-1Argoplanstolaunchbuoys
中北大学学位论文4方面的重视程度。图1-2国产深海锚系浮标Figure1-2Domesticdeep-seaanchorbuoys随着近年来我国在浮标技术上的一步步上升，全国各高校、企业、研究所也纷纷投入到了浮标技术的研制上来。在军民融合的大背景下，各企业单位在该领域展开各自的研究，应用成果丰厚，在军事上、民用上都取得了显著的成果。近些年，我国北斗导航系统逐渐成熟，使得我国在卫星定位领域在美国、俄罗斯之后成为第三个可自主定位的国家。得益于北斗系统的投入使用，浮标系统的研制也得到了迅速的提升。中船重工第715研究所在“水下DGPS高精度定位系统”中通过多个GPS声呐浮标阵列实现水下目标的精确定位定标；国家海洋技术中心主要研究了小型多参数海洋环境检测浮标、自持式剖面循环探测漂流浮标、极区海洋环境自动监测浮标、H/HQB型海洋潜标等等一系列应用于极端恶劣环境下海洋信息监测的浮标系统[16]。此外还有中国海洋大学、哈尔滨工程大学、中北大学等高校和研究所也在浮标技术的研制上投入大量研究。从总体来说，我国在海洋浮标技术上已经取得了极大的进步，在该领域也处于世界先进水平，但是还是要认清我国目前与美国等发达国家相比还是有较大差距，还需要全国科研工作者继续在此投入时间精力，争取在海洋监测领域上赶超发达国家。目前浮标系统的发展趋势还是在矢量水听器的基础上做到高性能、隐蔽性好、稳定性高、成本低，使得达到民用水平。1.2.2国外发展状况浮标系统在国外的出现最早在二战时期，美国国家资料浮标中心是美国浮标研制的
]。1970年-1980年间，美国成功地将矢量水听器运用到浮标系统，使用了这种传感器的浮标具有出色的探测、识别、定位能力，被美国反潜部队使用，这使得世界各国对浮标的重视程度达到新的顶点。美军现役的AN/SSQ系列浮标包含了AN/SSQ-36B海洋测温声呐浮标、AN/SSQ-53F被动定向浮标、AN/SSQ-62E主动定位声呐浮标、AN/SSQ-77C垂直线阵列声呐、AN/SSQ-101空投测向声呐、AN/SSQ-125连续声呐浮标，这些声呐浮标具有数字化、模块化、通用化、定向化等特点，通过数据链可向多基站形成数据互通，在反潜作战中有及其出色的表现[19]。图1-3美国AN/SSQ系列声呐浮标Figure1-3AmericanAN/SSQseriessonarbuoys
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS传感器和智能传感器的发展[J]. 雷鸣远. 无线互联科技. 2020(06)
[2]海洋经济视域下当代海洋文化价值探析[J]. 居文豪. 管理观察. 2020(05)
[3]基于球形压电陶瓷的耐压水听器[J]. 王文龙,笪良龙,尹航. 应用声学. 2020(02)
[4]新型压电陶瓷的研制[J]. 齐亚男. 科技风. 2019(29)
[5]一种基于改进卡尔曼滤波的姿态解算算法[J]. 王晓初,李宾,刘玉县,郭帅良,范耀华. 科学技术与工程. 2019(24)
[6]应用于低频水声信号探测的小型潜标系统设计[J]. 沈倪鑫,杨晟辉,王任鑫,张国军,张文栋. 电子器件. 2019(02)
[7]水质监测浮标的技术现状和展望[J]. 舒易强,马光明,元德仿,何胜辉,杨云开. 海峡科技与产业. 2019(04)
[8]我国海洋经济对沿海地区经济发展的响应分析[J]. 张震,孙嘉泽,杨霞,刘树鑫,胡渊. 生态经济. 2019(01)
[9]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)
[10]高灵敏度扇面纤毛式MEMS矢量水听器[J]. 杨晟辉,丁俊文,张国军,裴毓,尚珍珍. 压电与声光. 2018(04)
博士论文
[1]芯片级原子钟及多通道数据采集同步系统研究[D]. 季磊.苏州大学 2017
[2]纤毛式MEMS矢量水听器研究[D]. 张国军.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]基于4G+网络和GPS的智能车路协同系统关键技术研究[D]. 李远程.南京邮电大学 2018
[2]水下感应耦合数据传输系统设计与实现[D]. 周东东.哈尔滨工程大学 2019
[3]捷联惯导加速度计信号高精度采集与处理研究[D]. 刘德政.哈尔滨工程大学 2019
[4]一维MEMS矢量水听器的结构设计与工艺制备[D]. 丁俊文.中北大学 2018
[5]基于矢量水听器的声源定位算法研究[D]. 韩金金.南京信息工程大学 2018
[6]基于无线传感器技术的水环境监测系统设计与实现[D]. 林彦廷.湖南大学 2018
[7]GPS/BDS组合精密单点定位研究[D]. 周帮.湘潭大学 2018
[8]BDS/GPS组合精密单点定位及其模糊度固定技术与方法研究[D]. 刘学习.武汉大学 2018
[9]动力浮标控制系统相关技术研究[D]. 刘怀东.哈尔滨工程大学 2018
[10]基于无线传输的管道漏水检测仪设计[D]. 胡雅娴.内蒙古师范大学 2017
本文编号：3599720
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Argo计划浮标投放Figure1-1Argoplanstolaunchbuoys
中北大学学位论文4方面的重视程度。图1-2国产深海锚系浮标Figure1-2Domesticdeep-seaanchorbuoys随着近年来我国在浮标技术上的一步步上升，全国各高校、企业、研究所也纷纷投入到了浮标技术的研制上来。在军民融合的大背景下，各企业单位在该领域展开各自的研究，应用成果丰厚，在军事上、民用上都取得了显著的成果。近些年，我国北斗导航系统逐渐成熟，使得我国在卫星定位领域在美国、俄罗斯之后成为第三个可自主定位的国家。得益于北斗系统的投入使用，浮标系统的研制也得到了迅速的提升。中船重工第715研究所在“水下DGPS高精度定位系统”中通过多个GPS声呐浮标阵列实现水下目标的精确定位定标；国家海洋技术中心主要研究了小型多参数海洋环境检测浮标、自持式剖面循环探测漂流浮标、极区海洋环境自动监测浮标、H/HQB型海洋潜标等等一系列应用于极端恶劣环境下海洋信息监测的浮标系统[16]。此外还有中国海洋大学、哈尔滨工程大学、中北大学等高校和研究所也在浮标技术的研制上投入大量研究。从总体来说，我国在海洋浮标技术上已经取得了极大的进步，在该领域也处于世界先进水平，但是还是要认清我国目前与美国等发达国家相比还是有较大差距，还需要全国科研工作者继续在此投入时间精力，争取在海洋监测领域上赶超发达国家。目前浮标系统的发展趋势还是在矢量水听器的基础上做到高性能、隐蔽性好、稳定性高、成本低，使得达到民用水平。1.2.2国外发展状况浮标系统在国外的出现最早在二战时期，美国国家资料浮标中心是美国浮标研制的
]。1970年-1980年间，美国成功地将矢量水听器运用到浮标系统，使用了这种传感器的浮标具有出色的探测、识别、定位能力，被美国反潜部队使用，这使得世界各国对浮标的重视程度达到新的顶点。美军现役的AN/SSQ系列浮标包含了AN/SSQ-36B海洋测温声呐浮标、AN/SSQ-53F被动定向浮标、AN/SSQ-62E主动定位声呐浮标、AN/SSQ-77C垂直线阵列声呐、AN/SSQ-101空投测向声呐、AN/SSQ-125连续声呐浮标，这些声呐浮标具有数字化、模块化、通用化、定向化等特点，通过数据链可向多基站形成数据互通，在反潜作战中有及其出色的表现[19]。图1-3美国AN/SSQ系列声呐浮标Figure1-3AmericanAN/SSQseriessonarbuoys
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS传感器和智能传感器的发展[J]. 雷鸣远. 无线互联科技. 2020(06)
[2]海洋经济视域下当代海洋文化价值探析[J]. 居文豪. 管理观察. 2020(05)
[3]基于球形压电陶瓷的耐压水听器[J]. 王文龙,笪良龙,尹航. 应用声学. 2020(02)
[4]新型压电陶瓷的研制[J]. 齐亚男. 科技风. 2019(29)
[5]一种基于改进卡尔曼滤波的姿态解算算法[J]. 王晓初,李宾,刘玉县,郭帅良,范耀华. 科学技术与工程. 2019(24)
[6]应用于低频水声信号探测的小型潜标系统设计[J]. 沈倪鑫,杨晟辉,王任鑫,张国军,张文栋. 电子器件. 2019(02)
[7]水质监测浮标的技术现状和展望[J]. 舒易强,马光明,元德仿,何胜辉,杨云开. 海峡科技与产业. 2019(04)
[8]我国海洋经济对沿海地区经济发展的响应分析[J]. 张震,孙嘉泽,杨霞,刘树鑫,胡渊. 生态经济. 2019(01)
[9]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)
[10]高灵敏度扇面纤毛式MEMS矢量水听器[J]. 杨晟辉,丁俊文,张国军,裴毓,尚珍珍. 压电与声光. 2018(04)
博士论文
[1]芯片级原子钟及多通道数据采集同步系统研究[D]. 季磊.苏州大学 2017
[2]纤毛式MEMS矢量水听器研究[D]. 张国军.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]基于4G+网络和GPS的智能车路协同系统关键技术研究[D]. 李远程.南京邮电大学 2018
[2]水下感应耦合数据传输系统设计与实现[D]. 周东东.哈尔滨工程大学 2019
[3]捷联惯导加速度计信号高精度采集与处理研究[D]. 刘德政.哈尔滨工程大学 2019
[4]一维MEMS矢量水听器的结构设计与工艺制备[D]. 丁俊文.中北大学 2018
[5]基于矢量水听器的声源定位算法研究[D]. 韩金金.南京信息工程大学 2018
[6]基于无线传感器技术的水环境监测系统设计与实现[D]. 林彦廷.湖南大学 2018
[7]GPS/BDS组合精密单点定位研究[D]. 周帮.湘潭大学 2018
[8]BDS/GPS组合精密单点定位及其模糊度固定技术与方法研究[D]. 刘学习.武汉大学 2018
[9]动力浮标控制系统相关技术研究[D]. 刘怀东.哈尔滨工程大学 2018
[10]基于无线传输的管道漏水检测仪设计[D]. 胡雅娴.内蒙古师范大学 2017
本文编号：3599720
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