论文摘要
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,广泛应用于海底资源勘探与海底环境调查、水下航行安全保障、海洋工程、码头港口建设以及水上交通运输、航道疏浚、江河水库水资源调查等各个领域。基于《高分辨浅水多波束测深仪》的研制,开展了多通道、高精度、高密度、低噪声水声发射与接收技术的研究工作,研制了一套多通道发射、接收与电源系统。对多波束测深仪的基本原理以及高分辨浅水多波束测深仪的硬件结构进行了研究,论述了接收系统的指标及设计方案。在此基础上针对接收系统的低噪声设计问题进行了理论研究,设计了低噪声前置放大器,研制了80通道接收系统前放板。设计论证了一种自动增益控制及变频器方案,尝试应用一种简化双二次型带通滤波器并对其进行了理论分析与计算,研制了80通道高密度信号调理板,同时对接收系统的通道间相位一致性问题进行了研究和实验,通过多种方法使其达到了设计指标要求。在多通道相控发射机的研制中尝试采用FPGA直接驱动D类功率放大器进行可变功率相控发射,收到了良好的效果,同时对水声发射机的基本原理、参数计算、功率管选择、变压器设计、储能电容的计算等问题进行了研究。研制了高功率密度的系统电源板,采用成品DC/DC模块提供多种电压的输出,设计并调试了外围滤波电路,使电源的噪声与纹波达到了设计指标要求;在对整个系统电联调之后,进行了水池及湖上实验,验证了系统的功能、指标及稳定性。
论文目录
摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 概述1.2 多波束测深仪发展历史与现状1.3 论文主要工作第2章 高分辨浅水多波束测深仪原理及系统构成2.1 多波束测深仪基本原理2.2 高分辨浅水多波束测深仪主要技术指标2.3 高分辨浅水多波束测深仪硬件结构2.3.1 水下分机组成及功能说明2.3.2 水上分机组成及功能说明2.4 本章小结第3章 高分辨浅水多波束测深仪接收系统设计3.1 高分辨浅水多波束测深仪接收系统概述3.2 高分辨浅水多波束测深仪接收系统设计方案3.2.1 接收系统指标3.2.2 接收系统机械结构设计3.2.3 接收系统电路结构设计3.3 多通道低噪声前放板设计3.3.1 前放板性能指标3.3.2 前置放大器电路设计3.4 多通道高密度低噪声信号调理板设计3.4.1 信号调理板性能指标3.4.2 信号调理板电路结构设计3.4.3 自动增益控制及变频器设计3.4.4 后置放大器电路设计3.5 带通滤波器电路设计3.5.1 滤波电路结构的选择3.5.2 简化双二次型带通滤波器设计3.5.3 组合带通滤波器设计3.6 通道间一致性的一些考虑3.7 高分辨浅水多波束测深仪接收系统的调试3.7.1 增益调试3.7.2 相位调试3.8 本章小结第4章 高分辨浅水多波束测深仪发射与电源系统设计4.1 高分辨浅水多波束测深仪发射与电源系统概述4.1.1 水声发射机4.1.2 电源4.2 多通道发射机设计4.2.1 功率放大器理论基础4.2.2 多通道发射机发射信号形式论证4.2.3 多通道发射机性能指标4.2.4 多通道发射机机械结构与电路设计4.2.5 功率管的选择4.2.6 变压器及阻抗匹配4.2.7 储能电容4.2.8 发射机调试4.3 电源系统设计4.3.1 电源板指标4.3.2 电源板设计4.3.3 电源板调试4.4 本章小结第5章 水池和湖上实验结果5.1 水池实验5.2 湖上实验5.3 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢附录
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