矢量水听器信号调理电路设计.pdf

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1、Vol．３６No．４舰船电子工程总第２６２期１４２ShipElectronicEngineering２０１６年第４期*矢量水听器信号调理电路设计王文龙（海军潜艇学院青岛２６６０７１）摘要以ICP压电加速度计和压电陶瓷圆环声强计为敏感元件的三维同振式矢量水听器需要恒流源激励，且输出信号微弱，不能直接长距离传输。为解决这个问题，论文研究设计了一种矢量水听器信号调理电路，主要包括恒流源、一阶RC高通滤波器、仪用放大器和二阶巴特沃斯低通滤波器。制作了测试电路，并进行了性能测试。测试结果表明该信号调理电路能够实现对矢量水听器进行恒流源激励，对原始信号进行放大、滤波等

2、功能，满足矢量水听器的使用需求。关键词矢量水听器；信号调理电路；恒流源；仪用放大器；低通滤波器中图分类号TB５６６DOI：１０．３９６９／j．issn．１６７２-９７３０．２０１６．０４．０３８DesignofSignalPreconditioningCircuitforVectorHydrophoneWANGWenlong（NavySubmarineAcademy，Qingdao２６６０７１）AbstractThethree-dimensionalvibrationvectorhydrophonewhichuseICPpiezoelectricaccel

3、erometerandpiezoelec-tricceramicringsoundintensitymeterasthesensitiveelementneedconstantcurrentsourceaspowersource．Anditsoutputsignalisweak，whichcannotbetransmittedatlongrange．Inordertosolvethisproblem，akindofsignalpreconditioningcircuitforvectorhydrophoneisdesignedinthispaper，whi

4、chcontainsconstant-currentsource，oneorderRChighpassfilter（HPF），instrumentamplifierandtwoorderButterworthlowpassfilter（LPF）．Thenthetestcircuitisfabricatedandtheperformancetestiscarriedout．Thetestresultsshowthatthevectorhydrophonecanbepoweredanditsoriginalsignalcanbeamplifiedandfilt

5、eredbythissignalpreconditioningcircuit，whichmeansthatthissignalpreconditioningcircuitcanmeetthedemandofworkingwiththevectorhydrophone．KeyWordsvectorhydrophone，signalpreconditioningcircuit，constant-currentsource，instrumentamplifier，LPFClassNumberTB５６６然余弦指向性、抗各向同性噪声等优点，单个矢量１引言水听器就可实

6、现对水下目标的空间测向和多目标［４］［５］近年来，由于各种减震降噪技术的快速发展，分辨，在低频远距离目标检测方面具有优势。世界先进海军潜艇和舰艇的噪声不断下降，频率上在矢量水听器领域，以内置集成电路（ICP）的往低频段发展，这就对探测声纳提出了更高的要压电加速度计和压电陶瓷圆环声强计为敏感元件求。传统的声纳由声压水听器组成，由于受孔径限的同振式矢量水听器发展迅速，但是矢量水听器［１］制，工作频段较高，对低频信号探测能力不足，频的原始输出信号微弱，不能直接进行长距离线缆段较低的拖曳阵声纳又存在左右舷模糊问题。复传输。为了解决以上问题，本文设计了一种用于合式矢

7、量水听器由声压传感器和矢量传感器两部三维同振式矢量水听器的前端信号调理电路，可分装配而成，二者具有相同的等效声中心，能够同以实现对矢量水听器进行激励、对原始信号进行步、共点地测量水下声场中的声压标量和振速矢量放大滤波等功能，便于矢量水听器信号的后续传［２～３］信息。矢量水听器具有体积小、灵敏度高、自输和采样。*收稿日期：２０１５年１０月３日，修回日期：２０１５年１１月１７日基金项目：国家自然科学基金项目（编号：６１２０３２７１）资助。作者简介：王文龙，男，硕士研究生，研究方向：水声换能器信号获取与处理。２０１６年第４期舰船电子工程１４３化的电压信号，即为矢

8、量水听器的输出信号。２信号调理电路设计本文所针对的同振式矢量水听器