基于LabVIEW的热液冷泉水下声学数据采集系统设计

摘要

当前海洋科学的研究热点为热液冷泉探测分析，其探测原理多种多样，由于热液喷口会造成附近海域参数变化，包括温度，盐度等，因此极大部分探测方式是集中于接触式探测，通过设备检测到有数据异常区域后再通过ROV等设备去定位“黑烟囱”，此种探测方式犹如大海捞针。本课题研究目标便是提供一种新型的热液冷泉定位方式，通过对热液冷泉喷口的气泡群声学特性的研究，设计热液冷泉水下声学采集系统。
　　本文采用虚拟仪器技术，设计一种水下声学数据采集系统，针对课题内容设计了数据采集，存储，显示等模块，通过对硬件控制的程序编写，实现了水下声学数据采集。
　　本文各章节内容安排如下：
　　第一章，论述课题研究背景及意义；深海热液冷泉探测技术及国内外热液探测技术现状及研究；全世界范围已探测热液分布；热液构造；水声探测及气泡声学成像原理；简述了本文的研究思路及内容；热液冷泉水下定位、探测关键技术研究。
　　第二章，水声原理声波特性理论介绍；热液形成物理化学特性；声学环境分析，气泡群尺寸分布估计；水下声学检测噪声构成分析。
　　第三章，设计完成水下声信号数据硬件采集平台，包括水下声学数据采集平台的结构设计，数据采集所需的硬件模块定制设计，水箱等采集环境，声学信号发生接收模块设计；实验平台的搭建；硬件放大模块，滤波模块等。
　　第四章，设计基于LabVIEW的水下声学数据软件平台，包括虚拟仪器驱动模块匹配设计，虚拟仪器调用设置；G语言编程介绍及特点；数据采集程序编写，包括兼容性检查，数据记录存储模块等。
　　第五章，换能器水听器校准实验；对声学数据采集平台采集测试，采集部分实验数据校验平台的稳定性。
　　第六章，对全文进行总结，并对后续实验提出展望。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 热液冷泉探测现状

1.3 本实验平台设计意义及目的

1.4 本章小结

第二章 水下声学探测理论研究

2.1 水下声学探测

2.2 气泡相关理论

2.3 噪声分析

2.4 本章小结

第三章 水下声学数据采集硬件系统设计

3.1 实验平台总体设计方案

3.2 水下声波信号发生模块设计

3.3水下声波信号接收模块设计

3.4 虚拟仪器硬件

3.5 本章小结

第四章 水下声学数据采集软件系统设计

4.1 虚拟仪器技术

4.2 LabVIEW数据采集程序设计

4.3 辅助模块程序设计

4.3本章小结

第五章 水下声学数据采集平台实验测试及结果

5.1 换能器校准实验及声场分析

5.2 LabVIEW声学数据采集实验

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献