基于MEMS仿生矢量水聽器的測(cè)距聲納系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著海洋事業(yè)的發(fā)展，聲納的使用范圍也日益擴(kuò)大。除了軍事領(lǐng)域外，回波探測(cè)，傳播導(dǎo)航、魚群探測(cè)、船舶動(dòng)力定位等民用領(lǐng)域也都越來(lái)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(yùn)輸工具，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)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(huì)在大霧天氣下發(fā)生觸礁、擱淺和碰撞等事故。水上運(yùn)輸效率和交通安全問(wèn)題變得日益嚴(yán)峻。為此，本文設(shè)計(jì)研制了一種基于MEMS仿生矢量水聽器的高效、經(jīng)濟(jì)的測(cè)距避障系統(tǒng)。
　　本文

2、開展測(cè)距聲納系統(tǒng)設(shè)計(jì)及集成研究，主要包括測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射端、接收端、收-發(fā)固定裝置的設(shè)計(jì)以及軟硬件設(shè)計(jì)；接收水聽器的抗流技術(shù)研究；系統(tǒng)的準(zhǔn)確報(bào)警技術(shù)研究。首先通過(guò)對(duì)比分析各種主動(dòng)測(cè)距法的優(yōu)劣和適用范圍，選擇脈沖測(cè)距法作為本文測(cè)距方法，并在綜合分析考慮測(cè)距盲區(qū)、距離分辨力、發(fā)射聲源級(jí)、聲傳播損失等的因素下確定了主動(dòng)聲納信號(hào)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(jì)了發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路；其次根據(jù)主動(dòng)信號(hào)頻率，對(duì)雙T型MEMS仿生矢量水聽器進(jìn)行了

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)了可降低T型矢量水聽器流噪聲的導(dǎo)流罩，并對(duì)其抗流噪聲能力進(jìn)行了測(cè)試；針對(duì)其回波信號(hào)特性，設(shè)計(jì)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(cè)距原理設(shè)計(jì)了軟件程序，包括測(cè)距算法程序、報(bào)警程序等。
　　本文所設(shè)計(jì)的測(cè)距聲納采用收發(fā)分置的主動(dòng)工作方式，單片機(jī)控制電路作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，協(xié)調(diào)各部分電路的工作。單片機(jī)發(fā)出10kHz方波脈沖，經(jīng)功放放大后驅(qū)動(dòng)發(fā)射換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)

4、換為聲音信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)），信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理后輸入單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行算法處理，最終由LCD實(shí)時(shí)的顯示出聲目標(biāo)距離。
　　在消聲水池和水庫(kù)中測(cè)試了該避障聲納對(duì)靜目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距能力。試驗(yàn)結(jié)果表明該測(cè)距聲納系統(tǒng)具有很好的測(cè)距功能，測(cè)距精度較高，能很好的實(shí)現(xiàn)障礙物目標(biāo)距離的動(dòng)態(tài)測(cè)量，而且能進(jìn)行危險(xiǎn)距離報(bào)警，報(bào)警聲越急，說(shuō)明離障礙物距離越近，有較為廣闊的應(yīng)用前景。