基于MEMS仿生矢量水聽器的測距聲納系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著海洋事業(yè)的發(fā)展，聲納的使用范圍也日益擴大。除了軍事領(lǐng)域外，回波探測，傳播導(dǎo)航、魚群探測、船舶動力定位等民用領(lǐng)域也都越來越依賴于聲納。船舶是非常重要的具有悠久歷史的水上交通運輸工具，在經(jīng)濟發(fā)展和社會進步中都起著至關(guān)重要的作用。且隨著船舶的大型化、高速化發(fā)展，經(jīng)常會在大霧天氣下發(fā)生觸礁、擱淺和碰撞等事故。水上運輸效率和交通安全問題變得日益嚴峻。為此，本文設(shè)計研制了一種基于MEMS仿生矢量水聽器的高效、經(jīng)濟的測距避障系統(tǒng)。
　　本文

2、開展測距聲納系統(tǒng)設(shè)計及集成研究，主要包括測距系統(tǒng)發(fā)射端、接收端、收-發(fā)固定裝置的設(shè)計以及軟硬件設(shè)計；接收水聽器的抗流技術(shù)研究；系統(tǒng)的準確報警技術(shù)研究。首先通過對比分析各種主動測距法的優(yōu)劣和適用范圍，選擇脈沖測距法作為本文測距方法，并在綜合分析考慮測距盲區(qū)、距離分辨力、發(fā)射聲源級、聲傳播損失等的因素下確定了主動聲納信號的參數(shù)，選擇了具有定向發(fā)射功能的發(fā)射換能器，設(shè)計了發(fā)射驅(qū)動電路；其次根據(jù)主動信號頻率，對雙T型MEMS仿生矢量水聽器進行了

3、優(yōu)化設(shè)計，同時設(shè)計了可降低T型矢量水聽器流噪聲的導(dǎo)流罩，并對其抗流噪聲能力進行了測試；針對其回波信號特性，設(shè)計了回波處理電路；收-發(fā)固定裝置均采用彈性懸掛的隔振方式，以降低虛警概率；最后根據(jù)前期硬件和測距原理設(shè)計了軟件程序，包括測距算法程序、報警程序等。
　　本文所設(shè)計的測距聲納采用收發(fā)分置的主動工作方式，單片機控制電路作為整個系統(tǒng)的核心部件，協(xié)調(diào)各部分電路的工作。單片機發(fā)出10kHz方波脈沖，經(jīng)功放放大后驅(qū)動發(fā)射換能器將電信號轉(zhuǎn)

4、換為聲音信號定向發(fā)出，聲波經(jīng)障礙物反射后由雙T型MEMS仿生矢量水聽器接收（聲信號轉(zhuǎn)換為電信號），信號經(jīng)過調(diào)理后輸入單片機，由單片機進行算法處理，最終由LCD實時的顯示出聲目標距離。
　　在消聲水池和水庫中測試了該避障聲納對靜目標和運動目標的測距能力。試驗結(jié)果表明該測距聲納系統(tǒng)具有很好的測距功能，測距精度較高，能很好的實現(xiàn)障礙物目標距離的動態(tài)測量，而且能進行危險距離報警，報警聲越急，說明離障礙物距離越近，有較為廣闊的應(yīng)用前景。