新型聲波信號系統(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方面。目前對沉積物聲學(xué)特性的測量，主要采用實驗室直接測量法。對不同的沉積物，實驗室直接測量法對測量系統(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，需要信號波形參數(shù)可以調(diào)節(jié)，還需要在不同頻率段進行掃頻?，F(xiàn)有的海底沉積物超聲測量儀主要是采用測量建筑結(jié)構(gòu)缺陷的儀器，其信號輸出波形參數(shù)不能根據(jù)測量需要進行調(diào)節(jié)，也不能輸出掃頻信號?？梢姮F(xiàn)有的超聲測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)新型的聲波測量儀，而聲波信號源是測量儀中提供驅(qū)動換能器電壓的重要部分。因此為滿足海底沉積物聲學(xué)特性測量需要，本文主要研究開發(fā)新型的聲波信號系統(tǒng)。
　　 為了滿足海底沉積物實驗室測量的要求，同時根據(jù)本課題組前期研究工作中的實際需要，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，設(shè)計了一套專用的海底沉積物聲學(xué)特性實驗室測量信號系統(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作為聲波信號系統(tǒng)的核心，以AT89S52為控制芯片，并詳細的給出了聲波信號發(fā)生模塊、波形計數(shù)模塊、換能器驅(qū)動模塊、溫度檢測模塊以及信號接收模塊等硬件實現(xiàn)方案，同時詳細說明了系統(tǒng)PCB設(shè)計的注意事項。軟件部分包括AD9850頻率控制程序，82C54波數(shù)的控制程序，溫度檢測程序、CPLD數(shù)據(jù)采集卡時鐘頻率的控制程序。由于本系統(tǒng)需要與CPLD采集卡聯(lián)機使用，整個系統(tǒng)的控制命令由上位機發(fā)出，信號系統(tǒng)通過讀取控制命令執(zhí)行相

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