大动态范围水声信号记录装置的研究

摘要

水声信号是研究海洋信息的一种重要参考数据。水声信号的研究和应用受到国家和企业的广泛关注和重视。随着现代军事发展的需要和海洋事业的发展，水声信号的研究和应用的发展必将变得更快，为了更好地了解海洋信息，有必要收集海水声信号数据。　　本研究针对长期放置在海洋中记录水声信号的目的，对大动态范围长时间水声信号定标记录进行创新，改进接收放大及采样等电路设置方法，设计了一种大动态范围长时间水声信号记录装置，使其在低功耗状态下既能监测水声生物发声又能够对海洋工程爆破声进行监测。　　论文首先根据设计要求提供了整个水声信号记录装置的总体设计方案及理论研究。然后，设计并绘制电路原理图，并为器件的工作特性和数据采集要求创建电路板。硬件电路设计主要包括主控芯片选择，放大电路设计，滤波电路设计，模数转换电路设计，存储电路设计和一些辅助电路设计。论文第四章讲述了大动态范围水声信号记录装置的软件开发流程，主要介绍了系统的开发工具、系统时钟工作方式、实时时钟模块工作方法、水声信号采集方法、数据存储程序设计及FATFS文件系统使用方法，最后，水声信号数据以txt文本存储在微SD中。最后，本文分析了整个水声信号记录装置的性能和实验结果。　　经测试，本文设计的水声信号记录装置可以工作稳定，并能在低功耗模式下长时间记录大动态范围水声信号。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1论文的背景及意义

1．2海洋环境水声信号源概述

1．3数据采集系统发展概况

1．4论文的研究目标

1．5论文的主要内容

第二章系统装置的理论研究

2．1水声信号记录装置的研究背景

2．2水声信号记录装置采集信号的特点

2．2．1信号源种类

2．2．2信号源的强度

2．3信号传输理论分析

2．3．1被动声呐理论分析

2．3．2与声呐方程相关的理论计算

2．4本章小结

第三章系统硬件电路组成和原理

3．1系统硬件电路设计

3．2大动态范围调理模块电路设计

3．2．1大动态范围调理模块的设计方案及功能框图

3．2．2系统滤波电路设计

3．2．3运放电路设计

3．2．4模数转换电路设计

3．3数字处理模块设计

3．3．1主处理芯片的选型

3．3．2复位电路与启动模式接口电路设计

3．3．3调试模式

3．3．4 FLASH电路设计

3．3．5数据存储电路设计

3．4电源模块设计

3．4．1主控电路电源设计

3．4．2大动态范围调理电路电源设计

3．5扩展接口电路的设计

3．5．1 CAN控制电路设计

3．5．2网络通信控制电路设计

3．5．3电平转换电路设计

3．6本章小结

第四章系统软件设计

4．1概述

4．2 MDK5简介

4．3系统模块程序设计

4．3．1系统时钟模块程序设计

4．3．2时间记录模块程序设计

4．3．3模数转换模块数据采集程序设计

4．3．4数据存储模块程序设计

4．3．5 FATFS文件系统及程序编写

4．4本章小结

第五章电路测试及分析

5．1系统装置控制电路实物

5．2信号接收电路的测试

5．2．1滤波电路测试

5．2．2信号放大测试

5．2．3微弱信号测试

5．2．4干扰信号测试

5．3本章小结

结论

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及研究成果