浅地层剖面仪接收处理系统设计

摘要

浅地层剖面仪是当前主流的水声学海底沉积层剖面探测设备，能够为海洋地质勘查、海洋油气开采等提供直观的海底剖面数据信息。为了提高剖面仪的探测性能，参量浅剖声呐逐渐成为研究热点，本文针对以矢量水听器为接收换能器的参量浅剖信号接收处理系统开展设计与实现研究工作。具体在分析参量浅剖探测原理，阐述参量浅剖探测技术发展状况的基础上，根据参量浅剖系统性能要求，确定了基于单矢量水听器的浅剖接收处理系统方案。
　　接收系统硬件平台设计了由0-60dB可控增益放大电路、3KHz-15KHz带通滤波电路以及20dB固定增益放大电路组成的3通道接收机，对参量浅剖回波信号进行调理；设计增益控制电路对接收机电路增益进行调控；采样频率为80 KHz的采集电路对3通道信号进行采集；采用FPGA加DSP的核心处理平台方案实现对信号接收处理系统进行控制、数据处理和数据传输。
　　本文对FIR带通滤波，匹配相关，单边波束形成矢量信号处理算法等矢量浅剖信号接收处理技术开展了研究工作，并在FPGA上进行了实时实现；设计了增益补偿模块控制接收电路的增益；为测控平台和接收系统之间数据传输制定了自用协议，最终实现了对接收处理系统的控制。
　　最后对接收处理系统进行实验室联调和水池实验，结果表明：系统能够精确采集到浅剖回波信号，并对回波数据进行信号处理，最终把处理结果上传到测控平台，满足设计的要求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 参量阵浅剖探测技术

1.3 参量浅剖探测技术国内外研究状况

1.4 论文主要研究内容

第2章 浅剖接收处理系统方案设计

2.1 系统方案设计

2.2 系统接收机设计

2.3 浅剖信号处理流程

2.5 本章小结

第3章 浅剖接收处理系统硬件设计

3.1 接收机电路设计与实现

3.2 系统采集电路设计

3.3 增益控制电路设计

3.4 网络传输电路设计

3.5 核心处理电路设计

3.6 本章小结

第4章 浅剖面仪接收处理系统软件设计

4.1 系统软件总体设计

4.2 系统外围驱动逻辑设计

4.3 信号处理算法实现

4.4 数据传输协议

4.5 本章小结

第5章 系统调试与实验验证

5.1 系统模块调试

5.2 系统联调

5.3 水池实验

5.4 本章小节

结论

参考文献

致谢

附录