海洋噪声场垂直阵测量系统设计

摘要

在海洋资源探索和水声科研实验中，海洋环境噪声通常被认为是干扰项。充分测量和分析海洋环境噪声信号对其他水声信号的测量也有着深远的意义。同时，海洋环境噪声也蕴藏了丰富的水中和水面甚至海底的特性信息。
　　本文的课题研究目的就是通过对海洋环境噪声测量需求的分析，设计一款用于测量不同水深低频噪声信号的32通道垂直接收阵列系统。该系统在硬件电路主要包括三个部分：信号调理电路；供电单元；数据采集存储单元。信号调理电路主要就是对模拟差分信号进行滤波放大；供电单元要实现整个系统不同设备不同电压隔离供电的功能和附加一些必要的功能；数据采集单元负责将调理后信号进行采集并存储到网盘。在软件功能实现上，本系统采用了LabVIEW在NI cRIO上多线程的编程方式，实现多通道数据同步采集功能。
　　在本文最后部分对系统模拟电路部分和整套系统进行了测试评估，并将系统应用于黄海和南海某海域进行了外场实验，获取宝贵数据，验证了该系统在功能实现上可实现10kHz采样率连续同步采集噪声信号，稳定工作50小时以上，远程作业，自容式数据存储等功能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 海洋环境噪声研究的目的、意义和研究范畴

1.2 海洋环境噪声测量技术与数据的采集分析

1.3 本文的主要内容

第2章 系统设计和硬件实现

2.1 系统总体设计方案

2.1.1 方案设计需求分析

2.1.2 系统模型与指标确定

2.1.3 总体功能结构方案

2.2 模拟信号调理电路

2.2.1 差分转换及前置放大

2.2.2 带通滤波器电路设计

2.2.3 增益设置与可控调节

2.3 以MSP430为核心的供电单元

2.3.1 供电系统整体架构

2.3.2 MSP430定时功能实现

2.3.3 液晶屏显示控制单元

2.4 本章小结

第3章 数据采集与存储设计实现

3.1 NI Compact-RIO简介

3.2 系统软件特性

3.3 各模块功能

3.3.1 FPGA数据采集实现

3.3.2 RT实时控制数据传输、命令收发和网络存储功能实现

3.3.3 人机交互界面（上位机程序）

3.3.4 采集系统附加功能

3.4 本章小结

第4章 系统性能测试与实验数据分析

4.1 系统性能测试

4.1.1模拟电路测试分析

4.1.2 系统自噪声测试

4.1.3 水池试验调试分析

4.2实验数据简析

4.2.1 青岛附近某海域实验数据简析

4.2.2 南海某海域海洋环境噪声采集实验

4.3本章小结

结论

参考文献

致谢