本文關(guān)鍵詞：水聽器電信號模擬裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 水聽器 模擬裝置 直接數(shù)字式頻率合成技術(shù) 巴特沃斯濾波 阻容衰減網(wǎng)絡(luò)

【摘要】：水聽器作為聲吶設(shè)備的核心器件,能接收水下超聲波信號。該超聲波信號主要用來為船舶定位、測距和導(dǎo)航等。水聽器一般安裝于船舶等航海設(shè)備的底部,因此在進(jìn)行水聽器信號采集的時(shí)候需下到船艙,或者修建專門的水聽器實(shí)驗(yàn)水池,這給實(shí)驗(yàn)帶來了很大的不便,也需要極大的成本開支。由于水聽器輸出信號極為微弱,在微伏級別,所以常規(guī)的信號發(fā)生器雖然功能多樣,但并不能模擬出如此微弱的傳感器信號。而隨著日益增長的海洋發(fā)展需求,對于水聽器的應(yīng)用也越來越多,因此,對水聽器電信號的模擬裝置的需求也顯得極為迫切。文中主要對信號的生成、噪聲的濾除、信號低噪聲衰減和信號采集等內(nèi)容進(jìn)行了研究。信號生成主要包括頻率合成和幅度控制兩部分。頻率合成主要采用了直接數(shù)字式頻率合成技術(shù),文中分析了整個(gè)頻率合成過程,并對各個(gè)節(jié)點(diǎn)信號頻譜進(jìn)行了分析。幅度控制方面,采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器來模擬數(shù)字電位計(jì)的功能,并通過數(shù)值逼近的方法來完成正弦波和三角波的調(diào)制;在幅度調(diào)制以后由于數(shù)模轉(zhuǎn)換器量化誤差等原因,輸出信號中含有高階雜散信號,為了使得調(diào)制后的波形更加平滑,信噪比更高,研究設(shè)計(jì)了四階巴特沃斯濾波器,本文主要對濾波器平坦度以及相位特性進(jìn)行了分析;信號衰減網(wǎng)絡(luò)主要完成伏級信號到微伏級別的衰減,論文主要研究了阻容衰減網(wǎng)絡(luò)在通帶內(nèi)的平坦度,元器件本身熱噪聲對輸出信號的影響,以及溫度對該網(wǎng)絡(luò)的影響;反饋信號采集方面,為了能夠更加準(zhǔn)確的采集到輸出信號,同時(shí)為了能夠降低軟件消耗,主要研究并實(shí)現(xiàn)了從硬件方面實(shí)現(xiàn)信號有效值化,使得所有輸出信號都能夠有效值化。本文通過合理的電路設(shè)計(jì)和軟件控制,完成了對水聽器電信號的模擬裝置設(shè)計(jì),達(dá)到了預(yù)期的效果。該裝置的實(shí)現(xiàn),極大的簡化了水聽器相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件,節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本,也為其他傳感器信號應(yīng)用領(lǐng)域提供了多樣化的微弱信號源。該裝置主要可以模擬水聽器幾種典型的通信信號,其中包括:規(guī)則正弦信號,經(jīng)過正弦信號或者三角波信號幅度調(diào)制過的正弦信號,以及頻率調(diào)制正弦信號。輸出信號幅度也與水聽器電信號在一個(gè)級別,50微伏到300微伏之間。
【關(guān)鍵詞】：水聽器 模擬裝置 直接數(shù)字式頻率合成技術(shù) 巴特沃斯濾波 阻容衰減網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB565.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 水聽器概述9-11
• 1.1.1 水聽器發(fā)展過程9-10
• 1.1.2 水聽器工作原理10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11
• 1.3 研究意義11-12
• 1.4 論文主要工作12
• 1.5 本文組織安排12-13
• 第2章 總體方案13-17
• 2.1 前言13
• 2.2 技術(shù)要求13-14
• 2.3 難點(diǎn)分析14-15
• 2.4 總體規(guī)劃方案15-16
• 2.4.1 硬件設(shè)計(jì)說明15-16
• 2.4.2 軟件設(shè)計(jì)說明16
• 2.5 本章小結(jié)16-17
• 第3章 硬件設(shè)計(jì)及分析17-48
• 3.1 前言17
• 3.2 信號源實(shí)現(xiàn)17-29
• 3.2.1 頻率合成技術(shù)17-18
• 3.2.2 DDS技術(shù)原理18-20
• 3.2.3 DDS信號指標(biāo)及分析20-25
• 3.2.4 DDS芯片選取25-27
• 3.2.5 DDS時(shí)鐘晶振選取27-28
• 3.2.6 正弦信號生成電路實(shí)現(xiàn)28-29
• 3.2.7 幅度控制電路實(shí)現(xiàn)29
• 3.3 濾波電路實(shí)現(xiàn)29-39
• 3.3.1 濾波器模型及主要特性30-31
• 3.3.2 前級波形分析31-32
• 3.3.3 濾波器選擇32-36
• 3.3.4 濾波電路運(yùn)算放大器的選擇36-37
• 3.3.5 濾波電路設(shè)計(jì)37-39
• 3.4 信號衰減電路實(shí)現(xiàn)39-44
• 3.4.1 衰減電路分析與選擇39-40
• 3.4.2 阻容分壓電路分析與參數(shù)確定40-44
• 3.5 信號采集回路44-47
• 3.5.1 取樣類型的分析與選擇44-45
• 3.5.2 信號處理手段的分析與處理45
• 3.5.3 取樣點(diǎn)的分析與選擇45-46
• 3.5.4 信號采集回路硬件電路設(shè)計(jì)46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 軟件設(shè)計(jì)及分析48-53
• 4.1 前言48
• 4.2 主程序設(shè)計(jì)48-50
• 4.3 幅度控制的程序?qū)崿F(xiàn)50-52
• 4.3.1 連續(xù)輸出實(shí)現(xiàn)50
• 4.3.2 正弦調(diào)制輸出實(shí)現(xiàn)50-51
• 4.3.3 三角波調(diào)制輸出實(shí)現(xiàn)51-52
• 4.4 頻率調(diào)制的實(shí)現(xiàn)52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 性能測試53-55
• 5.1 輸出測試53-54
• 5.2 本章小結(jié)54-55
• 第6章 總結(jié)與展望55-56
• 6.1 總結(jié)55
• 6.2 展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 附錄A 實(shí)物圖60-61
• 附錄B 本人學(xué)術(shù)論文及研究成果61

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