水聽器自噪聲精準(zhǔn)測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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1、：分類號：密級：ＵＤＣ：編號工學(xué)碩士學(xué)位論文水聽器自噪聲精準(zhǔn)測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)碩士研究生：王君輝指導(dǎo)教師：王大成副教授學(xué)科、專業(yè)：水聲工程論文主審人：張殿倫教授哈爾濱工程大學(xué)２０１８年３月分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)碩士學(xué)位論文水聽器自噪聲精準(zhǔn)測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)碩士研究生：王君輝指導(dǎo)教師：王大成副教授學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：水聲工程所在單位：水聲工程學(xué)院論文提交日期：2018年1月4日論文答辯日期：2018年3月11日學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)Classified

2、Index:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngDesignandRealizationoftheHydrophoneSelf-noisePrecisionMeasurementSystemCandidate:WangJunhuiSupervisor:Prof.WangDachengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSu

3、bmission:Jan.4,2018DateofOralExamination:Mar.11,2018University:HarbinEngineeringUniversity水聽器自噪聲精準(zhǔn)測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)摘要由于世界各國對海洋開發(fā)的熱情日益增長，水聲事業(yè)獲得了空前的發(fā)展。聲吶作為水下探測的首選設(shè)備成為了海洋開發(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，其研制與測試也成為了水聲技術(shù)中的重要研究課題。隨著海洋開發(fā)的力度增加，水聲換能器的應(yīng)用也越來越廣泛，相應(yīng)的對水聽

4、器性能檢測的需求也越來越強(qiáng)烈。水聽器的自噪聲對于水聽器來講是一個十分重要的考慮因素，水聽器的自噪聲的大小也直接影響水聽器的品質(zhì)。本文基于對水聽器自噪聲測量的需求設(shè)計了水聽器自噪聲精準(zhǔn)測量系統(tǒng)。水聽器的自噪聲信號經(jīng)信號調(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。本文首先對系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行了設(shè)計，然后根據(jù)所要實現(xiàn)的功能設(shè)計了硬件平臺，并且編寫了相應(yīng)的軟件程序，最后對系統(tǒng)各部分和整機(jī)做了測試。硬件平臺按職責(zé)可分為信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊。其中，信號調(diào)理模塊的任務(wù)是將水聽器

5、的微弱信號放大，本設(shè)計中的信號調(diào)理模塊具有多級可調(diào)增益。信號采集模塊的主要任務(wù)是對信號進(jìn)行同步采集。系統(tǒng)中采用超低噪聲運放OPA637作為前置放大器，采用電池供電，后級與AD采集單元的之間應(yīng)用了精密隔離器AD215。信號處理模塊是以CycloneIV系列的FPGA和DSPTMS320F28335作為主控芯片，W5100作為網(wǎng)口芯片，CY7C68013A作為USB接口芯片。其中，F(xiàn)PGA主要負(fù)責(zé)信號的放大倍數(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

6、后，在真空罐內(nèi)對整個硬件系統(tǒng)進(jìn)行測試，驗證其功能實現(xiàn)和穩(wěn)定性。最終驗證水聽器噪聲精準(zhǔn)測量系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：自噪聲；信號調(diào)理單元；DSP；FPGA；USB水聽器自噪聲精準(zhǔn)測量系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)ABSTRACTWiththegrowingenthusiasmforthedevelopmentoftheoceansaroundtheworld,theunderwateracousticundertakinghasachievedunprecedentedgrowth.Sonar,thepreferreddevicef

7、orunderwaterexploration,hasbecomeanoffshoredevelopmentweaponandanintegralpartofwarshipsandcivilianvessels.Acoustictransducerasoneofthemaincomponentsofsonarhasalsobecomeanimportantresearchtopicinunderwateracoustictechnology.Withtheincreaseofmarinedevelopment,th

8、eapplicationofunderwateracoustictransducersisalsomoreandmoreextensive,andthecorrespondingrequirementsforhydrophoneperformancetestingarealsogettingstrongerandstronger.Hydrophoneself