【摘要】：水聲應(yīng)答器作為通用的聲學(xué)設(shè)備在大多數(shù)海洋科學(xué)研究與海洋工程中都發(fā)揮著重要作用。由于水聲應(yīng)答器工作時(shí)完全依靠電池供電,因此降低功耗、延長水下工作時(shí)間對(duì)應(yīng)答器具有重要意義。本文設(shè)計(jì)了一款具有應(yīng)答、釋放和電觸發(fā)功能的寬帶低功耗水聲應(yīng)答器。為了盡可能的降低系統(tǒng)功耗,在設(shè)計(jì)過程中對(duì)硬件電路的器件選型、軟件設(shè)計(jì)、電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)管理等方面進(jìn)行深入研究,有效的降低了應(yīng)答器的功耗。首先,在設(shè)計(jì)應(yīng)答器硬件電路時(shí),選取輕負(fù)載高效率電源轉(zhuǎn)換芯片LT8610AB為電源轉(zhuǎn)換芯片,綜合考慮數(shù)字處理芯片的功耗和性能,選擇低功耗處理器MSP432作為數(shù)字處理芯片,選取毫瓦級(jí)軌道軌運(yùn)算放大器AD8542作為模擬接收電路的核心,在此基礎(chǔ)上完成應(yīng)答器的硬件電路設(shè)計(jì)。其次,論文完成了對(duì)詢問信號(hào)的相關(guān)檢測(cè)算法的仿真以及2FSK釋放指令碼檢測(cè)算法的仿真。完成以下三種功能:詢問信號(hào)的相關(guān)檢測(cè)功能、釋放指令的檢測(cè)功能和電觸發(fā)功能。為了盡可能的降低應(yīng)答器系統(tǒng)功耗,利用MSP432的內(nèi)部AD采集模塊的比較器完成對(duì)CPU的喚醒與休眠。最后,對(duì)寬帶低功耗水聲應(yīng)答器系統(tǒng)進(jìn)行綜合測(cè)試,應(yīng)答器在MSP432CPU休眠狀態(tài)下功耗為19mW,應(yīng)答器在MSP432CPU活動(dòng)模式下功耗為37mW。在此基礎(chǔ)上,經(jīng)過推算可知,采用24V、6Ah規(guī)格的鋰電池供電,在應(yīng)答器處于休眠模式時(shí),理論上應(yīng)答器可以在水下持續(xù)工作的時(shí)間325天。應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)了應(yīng)答、釋放和電觸發(fā)三種功能。
【圖文】：

級(jí)放大電路帶通濾波電路水聲換能器 數(shù)字處理單元圖 2.2 模擬接收電路整體框圖2.2.1 模擬接收電路增益設(shè)計(jì)由于模擬接收電路的性能直接影響后續(xù)數(shù)字電路對(duì)信號(hào)判別的準(zhǔn)確性，因此設(shè)計(jì)模擬接收電路時(shí)需要綜合考慮模擬接收電路的增益、噪聲和功耗。模擬接收電路的增益與水聲換能器接收靈敏度、詢問信號(hào)聲源級(jí)、應(yīng)答器檢測(cè)信號(hào)最小幅值以及聲傳播損失有關(guān)。本文設(shè)計(jì)應(yīng)答器的作用距離為 6000m，根據(jù)傳播損失公式（2-1）計(jì)算傳播損失：TL = 10 K lgr + αr(2-1)上式中TL 為傳播損失，單位為dB。K 為幾何擴(kuò)展類型。α 海水吸聲系數(shù)，單位分

11 反相比例運(yùn)算放大電路原理o 的比例關(guān)系如公式（2-9）12o iRU UR= 使用ANALOG DEVICES公芯片具有極低的電源電流，需頻段的信號(hào)，在模擬接收號(hào)的信噪比，從而提高檢測(cè)、通頻帶和放大倍數(shù)會(huì)隨負(fù)載路不符合應(yīng)答器系統(tǒng)需求。因此在設(shè)計(jì)應(yīng)答器系統(tǒng)時(shí)采用
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB565

【參考文獻(xiàn)】

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2 張志博;陳新華;余華兵;孫長瑜;吳學(xué)兵;魏明磊;;Sonardyne淺水聲學(xué)定位系統(tǒng)概述[J];網(wǎng)絡(luò)新媒體技術(shù);2014年05期

3 王奇;徐文韌;唐克;;嵌入式系統(tǒng)的軟件低功耗技術(shù)實(shí)現(xiàn)策略[J];艦船電子工程;2013年03期

4 周鵬;楊會(huì)成;查君君;俞曉峰;;基于TPS767D301的TMS320F28335-DSP電源低功耗設(shè)計(jì)[J];安徽工程大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

5 沙非;;淺談單片機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)[J];信息與電腦(理論版);2011年05期

6 胡儉波,宋開臣;單片機(jī)系統(tǒng)的超低功耗設(shè)計(jì)[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2001年10期

7 田坦;惠俊英;;長基線水聲應(yīng)答器導(dǎo)航系統(tǒng)[J];船工學(xué)報(bào);1981年01期

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1 蘭華林;深海水聲應(yīng)答器定位導(dǎo)航技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

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3 喻敏;長程超短基線定位系統(tǒng)研制[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

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2 張琦;深水長基線應(yīng)答器設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 李小帥;低功耗水聲應(yīng)答器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

4 呂澤政;超短基線定位系統(tǒng)接收與信號(hào)處理電路的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

5 周文;嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)方法研究[D];湖南師范大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：2649148