【摘要】：在靶場等兵器試驗場地進行彈藥當量測試、炸點定位或者毀傷效果評估測試時,經(jīng)常需要布設(shè)大量傳感器采集相關(guān)信號,包括沖擊波壓力傳感器、破片測速探頭等。而傳感器位置的準確測量對于分析試驗數(shù)據(jù)有著重要作用。對于數(shù)目眾多的傳感器,采用卷尺或者其他測距儀器輪流測量位置坐標,顯然不利于工作效率的提高。尤其是當待定位的目標處于漂浮、飄動條件下時,這種方法顯然不能夠滿足實時位置測量的要求。針對這一問題,本文提出了一種聲學定位解決方案,并重點研究了系統(tǒng)中的聲發(fā)射與接收技術(shù)。論文采用的時延估計法是目前聲定位技術(shù)中普遍采用的一種方法,其基本原理是通過傳聲器接收基站陣列發(fā)出的聲信號,由于不同位置基站發(fā)出的聲波到達傳聲器所經(jīng)過的路徑不同,傳聲器接收的信號之間存在一定時間差即時延。若能精確測量該時延,再根據(jù)特定的算法,即可估計出傳聲器的空間位置。聲定位系統(tǒng)由聲發(fā)射單元、聲接收單元以及上位機組成。本文通過大量實驗,在基于離散傅里葉變換的信號識別算法理論基礎(chǔ)上,確定了聲信號頻分編碼方式,并利用STC12C5A60S2單片機實現(xiàn)了不同頻率組合聲信號的編碼;根據(jù)相關(guān)聲學理論,結(jié)合實際性能測試,完成了發(fā)射單元中功率放大器以及聲換能器的選型;采用AS13-TTL無線串口模塊完成了基站與上位機間的無線通信,編寫了上位機顯示控制軟件,實現(xiàn)了對聲發(fā)射基站的無線控制,包括遠程的聲信號編碼。此外,針對聲定位的特定條件,采用對數(shù)放大電路和四階帶通濾波器設(shè)計了一種專用聲傳感器。該聲傳感器擁有較大的動態(tài)范圍,聲壓級較大時能夠維持信號不削頂失真,聲壓級較小時能對信號進行高倍數(shù)放大,并且對聲信號頻段外的噪聲有較強的抑制效果,能夠滿足聲定位實際需求。最后,對聲發(fā)射和聲接收單元進行了室外試驗,驗證了系統(tǒng)的基本功能,滿足了設(shè)計要求和技術(shù)指標。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TJ06

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本文編號：2735937