小型测深仪发射机和接收机的设计与实现.pdf

哈尔滨工程大学
硕士学位论文
小型测深仪发射机和接收机的设计与实现
姓名:由林
申请学位级别:硕士
专业:武器系统与运用工程
指导教师:江铁彪
20090301
摘要小型多波束测深仪是一种具有高测量效率、高测量精度、高分辨率的水下地形测量设备,特别适合于浅水域的测量工作。随着市场需求的变化,小型多波束测深仪已经成为浅水测量领域的发展方向。本文参照国外同类产品,设计并实现了小型多波束测深仪的接收机和发射机部分。论文采用矩形片平面阵,相对于多波束测深仪常用的均匀线列阵,它具有更好的指向性。发射机包括脉冲形成模块和功率放大模块;接收机包括接收通道模块和模拟波束形成模块。脉冲形成模块利用器件,采用数字相控延时发射技术,使得在主频较低的情况下,获得相对精细的时延;功率放大模块采用喙β史糯蠹际酰迪至嗽诮闲」β是榭鱿拢竦媒细叩男剩满足小型测深仪的设计要求。根据海底混响反向散射回波信号的特点,接收通道设计了自动增益控制电路,保证输出信号不会出现限幅现象。波束形成采用独特的基于运放的电阻相移模拟波束形成器,节省了开发成本和时间。电路经过实验室测试,电参数基本达到了设计指标。关键词:小型测深仪;基阵;发射机;接收机哈尔滨工程大学硕士学何论文
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导师┳:孑茁蛋悃莉作者┳:浅棣日期:加们年陆闳铡坨年蛭娜哈尔滨工程大学学位论文原创性声明学位论文授权使用声明日期:孤邛年本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者┳:库进行检索刹捎糜坝⑺跤』蛏璧雀粗剖侄伪4婧突惚啾学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文谠谑谟柩缓蠹纯煽谠谑谟柩鲈潞解密后晒豕こ檀笱徒挥泄夭棵沤斜4妗⒒惚嗟取2文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合口.。
第滦髀甀小型多波束测深仪的研究现状及发展趋势海洋是世纪人类社会可持续发展的物质基础。全面开发利用海洋资源和空间,可以为人类提供越来越多的物质财富。同时将极大地缓解陆地资源、能源和原材料短缺等问题,使海洋成为多种自然资源开发基地”6嗖ㄊ深系统正是为实现人类探测海洋的理想而发明的,它是当代海洋基础勘测技术中的一项高新技术,是数字化传感器技术、现代信号处理技术和计算机技术等多种技术的高度集成。自多波束测深系统诞生以来,在以勘探大陆架和海洋专属经济区为主的海洋石油开采、海底作业、海上划界、军事应用、航道琉浚等等各种海洋工程中提供了精确高效的海底地形地虢测量。在各种海洋调查测量中,很多应用是在浅水区域,如港口航道测量及疏浚、水库钡荨海底电缆布设、海底矿物探查、特殊军事应用、沉船考古等领域,小型的、灵活的、便于安装在小船之上的小型多波束测深仪有着巨大的优势。图淖畲笊疃群透哺峭目前多波束的发展趋向两个方向,一是向着高精度的方向发展;一是向着只满足全覆盖的方向发展。在第一个方向上发展的小型铡深仪种类比较多,因为这类测深仪技术含量较高,利润较为丰厚。下面简要介绍一下几种已知国外的小型测深仪,性能比较突出的是德国公司研制的,它是一个中浅水多波束测量系统。该系统在哈尔滨工程大学硕士学位论文
工作频率下可以达到的最大测量深度和船的横截面覆盖宽度如图所示。从图中可以看出,该系统最大覆盖宽度为,达倍的海深,最大测量水深为。该系统采用两套收发合用的平板阵,阵的大小为蔞字型排列固定在船壳上,其换能器平面与水平面倾斜。,可减小边缘波束畸变。系统采用了特色的定向旋转发射接收技术发射与接收波束方向通过运动传感器电子补偿后达到一致,并采用了大于的旁瓣抑制,保证了波束宽度为个高分辨率的窄波束。两个换能器并行工作,处理器同时处理,可以选择数字和模拟波束ㄊ涓粑涑觯嗌ㄍ枷衩啃凶疃嗫捎鱿袼亍O低巢捎孟嘁撇ㄊ纬珊时延波束形成结合的方法,对时延的检测运用了相位和幅度信息。系统允许最高船速可达~节,精度符合曜迹遣獬檀蟆⒏哺强怼⑿矢叩多波束测深系统。挪威公司的型系统,其工作频率为。换能器呈圆弧形平面阵。正常波束角为.,测深范围为换能器阵下最大扫描范围为倍水深。系统采用快速傅里叶变换ㄊ纬煞椒ā的频率较高,换能器体积小