具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器，用于解決現(xiàn)有水聲測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度低、動(dòng)態(tài)范圍小的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)方案是包括前置濾波放大器、24bit?A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)通信接口。水聽(tīng)器將接收到的聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)送前置濾波放大器，經(jīng)過(guò)濾波放大后，通過(guò)24bit?A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器為24bit?A/D轉(zhuǎn)換器提供采集所需要的時(shí)序，同時(shí)將24bit?A/D轉(zhuǎn)換器采集到的數(shù)字信號(hào)存入數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器，或通過(guò)數(shù)據(jù)通信接口傳輸至計(jì)算機(jī)。由于將水聽(tīng)器與數(shù)字化單元集成于一體，測(cè)量精度由【背景技術(shù)】的不大于±1.5dB提高到±0.5dB，并提高了測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水聽(tīng)器，特別是涉及一種具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]參照?qǐng)D2。水聽(tīng)器是把水下聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的換能器?，F(xiàn)有的水聽(tīng)器包括測(cè)量放大器、信號(hào)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，采用模擬信號(hào)傳輸。水聲測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，水聽(tīng)器將接收到的聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬電壓信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)電纜傳輸至測(cè)量放大器，經(jīng)過(guò)放大、濾波后送信號(hào)采集系統(tǒng)，經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，其弊端是模擬微弱電壓信號(hào)經(jīng)長(zhǎng)線(xiàn)傳輸，極易受到環(huán)境干擾，測(cè)量精度不大于±1.5dB，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍不大于80dB。后期使用中需定期對(duì)水聽(tīng)器及測(cè)量設(shè)備進(jìn)行計(jì)量、校準(zhǔn)，維護(hù)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有水聲測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度低、動(dòng)態(tài)范圍小的不足，本發(fā)明提供一種具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器。該水聽(tīng)器包括前置濾波放大器、24bit A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)通信接口以及計(jì)算機(jī)。使用時(shí)具有自校準(zhǔn)功能的高精度智能水聽(tīng)器置于水下，與水上計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸采用網(wǎng)口、串口等數(shù)字信號(hào)，避免了模擬微弱信號(hào)的長(zhǎng)線(xiàn)傳輸，測(cè)量精度高，動(dòng)態(tài)范圍大，后期使用中只需對(duì)水聽(tīng)器進(jìn)行計(jì)量、校準(zhǔn)，維護(hù)成本低、使用簡(jiǎn)單。利用專(zhuān)用軟件可以獲得實(shí)時(shí)波形圖、時(shí)頻圖等，同時(shí)具有水聽(tīng)器自檢、測(cè)試和校準(zhǔn)功能。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器，包括計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是還包括前置濾波放大器、24bit A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)通信接口。水聽(tīng)器將接收到的聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)傳輸至前置濾波放大器，經(jīng)過(guò)濾波放大后，通過(guò)24bit A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器為24bit A/D轉(zhuǎn)換器提供采集所需要的時(shí)序，同時(shí)將24bit A/D轉(zhuǎn)換器采集到的數(shù)字信號(hào)存入數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器，或通過(guò)數(shù)據(jù)通信接口實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:由于將水聽(tīng)器與數(shù)字化單元集成于一體，24bit A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理器可以直接將壓電轉(zhuǎn)換器件輸出的模擬微弱電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，數(shù)字信號(hào)具有極強(qiáng)的抗干擾能力，避免了模擬微弱電壓信號(hào)的長(zhǎng)線(xiàn)傳輸，提高了水聽(tīng)器的抗干擾能力；測(cè)量精度由【背景技術(shù)】的不大于±1.5dB提高到±0.5dB，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍由【背景技術(shù)】的不大于80dB提高到120dB。
[0006]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器的組成示意圖。
[0008]圖2是【背景技術(shù)】中水聲測(cè)量系統(tǒng)的組成示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]參照?qǐng)D1。本發(fā)明具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器包括前置濾波放大器、24bit A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)通信接口。水聽(tīng)器將接收到的聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)傳輸至前置濾波放大器，經(jīng)濾波放大后，通過(guò)24bit A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器為24bit A/D轉(zhuǎn)換器提供采集所需要的時(shí)序，同時(shí)將24bit A/D轉(zhuǎn)換器采集到的數(shù)字信號(hào)存入數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器中或通過(guò)數(shù)據(jù)通信接口實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)。
[0010]具有自校準(zhǔn)功能的高精度智能水聽(tīng)器各組件通過(guò)金屬殼體密封，置于水下工作，通過(guò)電纜與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字通訊及供電，數(shù)據(jù)傳輸模式為網(wǎng)口、串口等標(biāo)準(zhǔn)通信端口。金屬殼體采用不銹鋼材料，前端聲接收壓電轉(zhuǎn)換器件采用聚氨酯橡膠硫化密封，并保證其透聲性能，后端采用水密連接器與通訊電纜連接。電子組件包括前置濾波放大器、24bit A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器以及數(shù)據(jù)通信接口。前置濾波放大器采用底噪聲濾波器，噪聲譜級(jí)不大于50nV/Hz，帶寬為IOkHz?200kHz ；24bit A/D轉(zhuǎn)換器采用串行接口的AD轉(zhuǎn)換器AD7763，最大動(dòng)態(tài)范圍120dB，最大信噪比112dB，最大采樣率為625kHz ;數(shù)字信號(hào)處理器采用高性能FPGA實(shí)現(xiàn)，完成ADC采樣邏輯控制、數(shù)據(jù)記錄控制、數(shù)據(jù)通信控制、采樣同步輸入/輸出控制、FIR濾波等功能；數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄最大容量可擴(kuò)展至32GB ;數(shù)據(jù)通信接口具可根據(jù)需要選擇RS232，RS422,10M/100M以太網(wǎng)等數(shù)字通信端口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳或事后分析。使用時(shí)將高精度寬帶數(shù)字化水聽(tīng)器通過(guò)專(zhuān)用電纜與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)上位機(jī)軟件可是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、分析、存儲(chǔ)等功能。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自校準(zhǔn)功能的智能水聽(tīng)器，包括計(jì)算機(jī)，其特征在于:還包括前置濾波放大器、24bit A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)通信接口 ；水聽(tīng)器將接收到的聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)傳輸至前置濾波放大器，經(jīng)過(guò)濾波放大后，通過(guò)24bitA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器為24bit A/D轉(zhuǎn)換器提供采集所需要的時(shí)序，同時(shí)將24bit A/D轉(zhuǎn)換器采集到的數(shù)字信號(hào)存入數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器，或通過(guò)數(shù)據(jù)通信接口實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01H3/00GK103822697SQ201310671258
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】王海陸, 楊云川, 劉磊, 程學(xué)峰, 張俊 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七〇五研究所