新型聲波信號(hào)系統(tǒng)的研究開發(fā).pdf

1、海底沉積物聲學(xué)特性方面的研究主要是在沉積物的聲速與聲衰減兩個(gè)方面。目前對(duì)沉積物聲學(xué)特性的測(cè)量，主要采用實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)量法。對(duì)不同的沉積物，實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)量法對(duì)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)備的性能要求不一樣。要獲得準(zhǔn)確的沉積物聲學(xué)特性，需要信號(hào)波形參數(shù)可以調(diào)節(jié)，還需要在不同頻率段進(jìn)行掃頻?，F(xiàn)有的海底沉積物超聲測(cè)量儀主要是采用測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)缺陷的儀器，其信號(hào)輸出波形參數(shù)不能根據(jù)測(cè)量需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，也不能輸出掃頻信號(hào)?？梢姮F(xiàn)有的超聲測(cè)量儀難以滿足波形參數(shù)可調(diào)、可以掃頻

2、的要求，亟待研究開發(fā)新型的聲波測(cè)量儀，而聲波信號(hào)源是測(cè)量儀中提供驅(qū)動(dòng)換能器電壓的重要部分。因此為滿足海底沉積物聲學(xué)特性測(cè)量需要，本文主要研究開發(fā)新型的聲波信號(hào)系統(tǒng)。
　　 為了滿足海底沉積物實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的要求，同時(shí)根據(jù)本課題組前期研究工作中的實(shí)際需要，本文在分析了超聲波換能器特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合頻率合成與微控制器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套專用的海底沉積物聲學(xué)特性實(shí)驗(yàn)室測(cè)量信號(hào)系統(tǒng)。
　　 系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩部分。硬件部分選

3、擇DDS芯片AD9850作為聲波信號(hào)系統(tǒng)的核心，以AT89S52為控制芯片，并詳細(xì)的給出了聲波信號(hào)發(fā)生模塊、波形計(jì)數(shù)模塊、換能器驅(qū)動(dòng)模塊、溫度檢測(cè)模塊以及信號(hào)接收模塊等硬件實(shí)現(xiàn)方案，同時(shí)詳細(xì)說明了系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。軟件部分包括AD9850頻率控制程序，82C54波數(shù)的控制程序，溫度檢測(cè)程序、CPLD數(shù)據(jù)采集卡時(shí)鐘頻率的控制程序。由于本系統(tǒng)需要與CPLD采集卡聯(lián)機(jī)使用，整個(gè)系統(tǒng)的控制命令由上位機(jī)發(fā)出，信號(hào)系統(tǒng)通過讀取控制命令執(zhí)行相

4、應(yīng)的操作，信號(hào)系統(tǒng)與CPLD數(shù)據(jù)采集卡的通信程序是軟件部分的關(guān)鍵。論文詳細(xì)給出了各功能模塊的程序控制流程圖及時(shí)序圖。
　　 論文最后通過時(shí)域分析方法驗(yàn)證了系統(tǒng)輸出的正弦信號(hào)和脈沖信號(hào)的穩(wěn)定性，同時(shí)采用頻譜分析技術(shù)研究了信號(hào)接收模塊的輸出信號(hào)，對(duì)換能器的主頻特性和信號(hào)接收模塊的接收性能進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明信號(hào)系統(tǒng)功能穩(wěn)定可靠，信號(hào)接收電路部分參數(shù)設(shè)計(jì)合理，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
　　 該聲波信號(hào)系統(tǒng)的輸出信號(hào)頻帶寬，信號(hào)頻率