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高频多普勒计程仪硬件设计与实现

汤质良  
【摘要】:在水中进行观察和测量,声波仍然是目前第一选择。声学多普勒计程仪是利用水下声波多普勒效应而研制的一种定位导航设备,有对底和对流两种工作模式。在复杂的海洋环境尤其是深海海域,很难获得载体相对于海底的速度,但是利用多普勒效应测量载体对于水流层的相对速度就成为理想的选择。 本论文主要是完成高频多普勒计程仪硬件部分的设计和实现。在介绍多普勒对流测速原理基础上,设计并实现了高频多普勒计程仪系统的接收机和发射机,完成了数字处理部分调试程序的编写与调试。 发射机的硬件设计主要包括逻辑门电路、驱动电路、功放电路、变压器的设计与实现。为了减少发射波形的高频串扰和尖峰,设计了加速电容和吸收回路。为了提高发射机效率,实现发射机与高频换能器更好地匹配,尝试了电感串联匹配和LC的L型网络匹配,验证了匹配效果。接收机的硬件设计主要包括固定增益设计、可变增益设计、前级滤波器和后级滤波器的设计与实现。为了满足接收机高品质因数和多路一致性的要求,在电路设计中充分考虑了滤波电路形式、增益要求和元器件布局等方面的问题。并在数字处理部分调试完成的基础上实现了模数联调。 最后,整个系统进行了相关水池实验和实验室联调。实验结果表明:高频多普勒计程仪系统硬件均满足了设计指标及要求,系统工作良好。


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