水听器自噪声精准测量系统设计与实现

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1、：分类号：密级：ＵＤＣ：编号工学硕士学位论文水听器自噪声精准测量系统设计与实现硕士研究生：王君辉指导教师：王大成副教授学科、专业：水声工程论文主审人：张殿伦教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文水听器自噪声精准测量系统设计与实现硕士研究生：王君辉指导教师：王大成副教授学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年1月4日论文答辩日期：2018年3月11日学位授予单位：哈尔滨工程大学Classified

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

3、bmission:Jan.4,2018DateofOralExamination:Mar.11,2018University:HarbinEngineeringUniversity水听器自噪声精准测量系统设计与实现摘要由于世界各国对海洋开发的热情日益增长，水声事业获得了空前的发展。声呐作为水下探测的首选设备成为了海洋开发利器，也成为军舰和民用船只不可或缺的重要组成部分。而水声换能器作为声呐的主要部件之一，其研制与测试也成为了水声技术中的重要研究课题。随着海洋开发的力度增加，水声换能器的应用也越来越广泛，相应的对水听

4、器性能检测的需求也越来越强烈。水听器的自噪声对于水听器来讲是一个十分重要的考虑因素，水听器的自噪声的大小也直接影响水听器的品质。本文基于对水听器自噪声测量的需求设计了水听器自噪声精准测量系统。水听器的自噪声信号经信号调理电路后被AD模数转换器采集，再经DSP打包由USB上传至上位机进行分析。本文首先对系统的整体方案进行了设计，然后根据所要实现的功能设计了硬件平台，并且编写了相应的软件程序，最后对系统各部分和整机做了测试。硬件平台按职责可分为信号调理模块、数据采集模块、信号处理模块。其中，信号调理模块的任务是将水听器

5、的微弱信号放大，本设计中的信号调理模块具有多级可调增益。信号采集模块的主要任务是对信号进行同步采集。系统中采用超低噪声运放OPA637作为前置放大器，采用电池供电，后级与AD采集单元的之间应用了精密隔离器AD215。信号处理模块是以CycloneIV系列的FPGA和DSPTMS320F28335作为主控芯片，W5100作为网口芯片，CY7C68013A作为USB接口芯片。其中，FPGA主要负责信号的放大倍数和采集与传输。DSP的主要工作是接收、解析上位机下达的指令并传送给FPGA。USB和网口主要负责数据的通信。最

6、后，在真空罐内对整个硬件系统进行测试，验证其功能实现和稳定性。最终验证水听器噪声精准测量系统满足设计要求。关键词：自噪声；信号调理单元；DSP；FPGA；USB水听器自噪声精准测量系统设计与实现ABSTRACTWiththegrowingenthusiasmforthedevelopmentoftheoceansaroundtheworld,theunderwateracousticundertakinghasachievedunprecedentedgrowth.Sonar,thepreferreddevicef

7、orunderwaterexploration,hasbecomeanoffshoredevelopmentweaponandanintegralpartofwarshipsandcivilianvessels.Acoustictransducerasoneofthemaincomponentsofsonarhasalsobecomeanimportantresearchtopicinunderwateracoustictechnology.Withtheincreaseofmarinedevelopment,th

8、eapplicationofunderwateracoustictransducersisalsomoreandmoreextensive,andthecorrespondingrequirementsforhydrophoneperformancetestingarealsogettingstrongerandstronger.Hydrophoneself