【摘要】：由于世界各國(guó)對(duì)海洋開(kāi)發(fā)的熱情日益增長(zhǎng),水聲事業(yè)獲得了空前的發(fā)展。聲吶作為水下探測(cè)的首選設(shè)備成為了海洋開(kāi)發(fā)利器,也成為軍艦和民用船只不可或缺的重要組成部分。而水聲換能器作為聲吶的主要部件之一,其研制與測(cè)試也成為了水聲技術(shù)中的重要研究課題。隨著海洋開(kāi)發(fā)的力度增加,水聲換能器的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,相應(yīng)的對(duì)水聽(tīng)器性能檢測(cè)的需求也越來(lái)越強(qiáng)烈。水聽(tīng)器的自噪聲對(duì)于水聽(tīng)器來(lái)講是一個(gè)十分重要的考慮因素,水聽(tīng)器的自噪聲的大小也直接影響水聽(tīng)器的品質(zhì)。本文基于對(duì)水聽(tīng)器自噪聲測(cè)量的需求設(shè)計(jì)了水聽(tīng)器自噪聲精準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)。水聽(tīng)器的自噪聲信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路后被AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集,再經(jīng)DSP打包由USB上傳至上位機(jī)進(jìn)行分析。本文首先對(duì)系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),然后根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)了硬件平臺(tái),并且編寫了相應(yīng)的軟件程序,最后對(duì)系統(tǒng)各部分和整機(jī)做了測(cè)試。硬件平臺(tái)按職責(zé)可分為信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)處理模塊。其中,信號(hào)調(diào)理模塊的任務(wù)是將水聽(tīng)器的微弱信號(hào)放大,本設(shè)計(jì)中的信號(hào)調(diào)理模塊具有多級(jí)可調(diào)增益。信號(hào)采集模塊的主要任務(wù)是對(duì)信號(hào)進(jìn)行同步采集。系統(tǒng)中采用超低噪聲運(yùn)放OPA637作為前置放大器,采用電池供電,后級(jí)與AD采集單元的之間應(yīng)用了精密隔離器AD215。信號(hào)處理模塊是以CycloneIV系列的FPGA和DSP TMS320F28335作為主控芯片,W5100作為網(wǎng)口芯片,CY7C68013A作為USB接口芯片。其中,FPGA主要負(fù)責(zé)信號(hào)的放大倍數(shù)和采集與傳輸。DSP的主要工作是接收、解析上位機(jī)下達(dá)的指令并傳送給FPGA。USB和網(wǎng)口主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的通信。最后,在真空罐內(nèi)對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,驗(yàn)證其功能實(shí)現(xiàn)和穩(wěn)定性。最終驗(yàn)證水聽(tīng)器噪聲精準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。
【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)】：TB565.1
【圖文】：

自噪聲測(cè)量方法性能優(yōu)劣很大程度上取決于所搭配的水聽(tīng)器的性能優(yōu)劣性能水聽(tīng)器的研究以使本國(guó)的艦船或者探測(cè)設(shè)備更加耳水下減振降噪技術(shù)以減少艦船的噪聲使其不易被敵方艦射噪聲越來(lái)越小，探測(cè)難度越來(lái)越大，在這種情況下，計(jì)者們必須考慮的一個(gè)問(wèn)題。踐活動(dòng)中，不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)水聽(tīng)器的要求也并不相同水中聲信號(hào)通信的過(guò)程中，所采用的發(fā)射換能器聲源級(jí)所接受到的信號(hào)擁有很高的信噪比，水聽(tīng)器的自噪聲的是，水聽(tīng)器的自噪聲如果不足夠小的話就無(wú)法探測(cè)低輻聲吶系統(tǒng)可以正常工作的前提條件之一就是水聽(tīng)器的自某些特定的情況下，環(huán)境噪聲會(huì)非常的小，此時(shí)準(zhǔn)確知要。并且，很多水聽(tīng)器與其搭配的前放是被設(shè)計(jì)成無(wú)法比較小，但累加上其前放噪聲再經(jīng)過(guò)前放放大后就變得水聽(tīng)器的自噪聲是十分必要且有意義的。

第 1 章 緒論聽(tīng)器的工作環(huán)境，真空罐如圖 1.1 所示。聽(tīng)器用軟性結(jié)構(gòu)吊放于真空罐中央位置，封閉真空罐并有真空機(jī)泵將其抽至接測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)罐上的密封接插件接收并處理真空罐里工作的水聽(tīng)器的信號(hào)。由統(tǒng)的自噪聲很小，并可以通過(guò)測(cè)量求得系統(tǒng)自噪聲，我們認(rèn)為測(cè)量得到的噪聲系統(tǒng)自噪聲就是所測(cè)水聽(tīng)器的自噪聲。內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)于世界各國(guó)都在緊鑼密鼓的加緊對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)，水聽(tīng)器的種類和使用頻率也與但是針對(duì)水聽(tīng)器自噪聲的測(cè)量產(chǎn)品卻很少[9]。丹麥 Reson 曾開(kāi)發(fā)出一套水聽(tīng)器測(cè)量系統(tǒng)，但并未公布其詳細(xì)的測(cè)試技術(shù)資料，圖 1.2 為 Reson 公司所測(cè)量得環(huán)境下 TC4032 水聽(tīng)器自噪聲頻譜等級(jí)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2724605