数字水听器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数字水听器系统，设有不锈钢壳体，还包括水声传感器以及内置于不锈钢壳体的前置放大器、高通滤波器、模数转换器、信号处理器和数据存储器。所述信号处理器包括DSP芯片和与所述DSP芯片电连接的外围电路，所述水声传感器、前置放大器相连、高通滤波器、模数转换器依次相连，所述模数转换器的信号输出端与所述DSP芯片双向连接，所述数据存储器与所述DSP芯片双向连接，所述信号处理器通过数据传输电缆连接显示器。所述显示器用于显示水声信号的时域信息和频域信息等内容，以便观察水声信号的时域和频域信息结构，为进一步信号分析提供坚实基础。

【技术实现步骤摘要】
数字水听器系统
本专利技术属于水下勘探
，具体涉及一种数字水听器系统。
技术介绍
在水声领域，通常将传感器称为换能器，而接收换能器又可称为水听器。水听器是将水声信号转换为电信号的一种换能器，其在对人类研究水下的复杂环境、目标定位识别、水下通信导航、水下噪声测量等多领域均具有重要作用，因此在水声工程中，水听器一直处于一个基础性的地位。传统的水听器仅作为传感器使用，通常直接将传感器输出的模拟信号（或放大后）进行传输和处理的方式，但信号在传输过程中易受到导线的长度、外界环境噪声的干扰，并且需要前置放大器、滤波器、信号调理电路、信号采集电路、示波器等复杂设备一起来采集、分析信号的特征，同时传统的水听器也没有控制、记录存储、信号显示功能。现在水听器的主要发展方向是数字化、网络化、系统化，而数字化是基础。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的状况，提供一种数字水听器系统。本专利技术采用以下技术方案，所述数字水听器系统设有不锈钢壳体，还包括水声传感器以及内置于不锈钢壳体的前置放大器、高通滤波器、模数转换器、信号处理器和数据存储器，其中：所述信号处理器包括DSP芯片和与所述DSP芯片电连接的外围电路，所述外围电路包括SDRAM、FLASH、晶振和复位芯片，上述晶振同时连接所述模数转换器；所述水声传感器的信号输出端与所述前置放大器相连，所述前置放大器的信号输出端连接所述高通滤波器，所述高通滤波器的信号输出端连接所述模数转换器，所述模数转换器的信号输出端与所述DSP芯片双向连接，所述数据存储器与所述DSP芯片双向连接；所述前置放大器具有高增益通道和低增益通道，所述高增益通道和低增益通道的增益相差40dB。根据上述技术方案，所述数字水听器系统还包括显示器和数据传输电缆，所述信号处理器通过数据传输电缆连接外部计算机，使得所述数据存储器被计算机识别为可移动存储设备。根据上述技术方案，上述计算机匹配有显示端软件，用于显示水声信号的时域信息和频域信息。根据上述技术方案，上述时域信息包括时域波形、峰值统计信号和平均值统计信号，上述频域信息包括频域波形、信号谱级和功率谱。根据上述技术方案，所述不锈钢壳体呈薄壁圆柱形，其两端覆设有密封盖，密封盖内置有两层水密橡胶圈，密封盖的底端与所述水声传感器相连，密封盖的顶端与水密接插件相连。根据上述技术方案，所述不锈钢壳体采用316不锈钢一体成型制成，其外表面具有凹槽。根据上述技术方案，所述水声传感器采用压电陶瓷水听器，所述模数转换器采用24比特的Sigma-DeltaADC，所述DSP芯片采用16位定点双MAC的DSP芯片，所述数据存储器采用TF数据卡。根据上述技术方案，所述模数转换器与信号处理器之间设有数字信号隔离芯片。根据上述技术方案，所述信号处理器具有两种可编程的滤波器，包括FIR可编程滤波器和IIR可编程滤波器。根据上述技术方案，所述数据传输电缆包括USB接口线和电源线，所述USB接口线和电源线硫化于同一根水密电缆。本专利技术公开的数字水听器系统，其有益效果在于，与传统水听器相比不再需要前置放大器、滤波器、信号采集电路等使用水听器所需的复杂设备，提出了一种数字化的水听器系统。附图说明图1是本专利技术优选实施例的结构示意图。图2是本专利技术优选实施例的工作原理图。图3是本专利技术优选实施例的模块结构图。附图标记包括：10-不锈钢壳体；11-密封盖；12-水密橡胶圈；13-水密接插件；20-水声传感器；30-前置放大器；31-高增益通道；32-低增益通道；40-高通滤波器；50-模数转换器；60-信号处理器；61-DSP芯片；62-外围电路；70-数据存储器；80-显示器；90-数据传输电缆。具体实施方式本专利技术公开了一种数字水听器系统，下面结合优选实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。参见附图的图2，优选地，所述数字水听器系统设有不锈钢壳体10，所述数字水听器系统还包括连接不锈钢壳体10的水声传感器20、前置放大器30、高通滤波器40、模数转换器50、信号处理器60和数据存储器70。参见附图的图1，优选地，所述不锈钢壳体10采用316不锈钢一体成型制成，使其具有更好的密闭防水性能、耐腐蚀性能和高温强度性能。优选地，所述不锈钢壳体10呈薄壁圆柱形，其两端覆设有密封盖11，密封盖11内置有两层水密橡胶圈12，密封盖11的底端与所述水声传感器20相连，密封盖11的顶端与水密接插件13相连。优选地，所述不锈钢壳体10的外表面具有凹槽14，可用于捆绑绳索或者抱箍固定设备。参见附图的图3，所述水声传感器20的信号输出端与所述前置放大器30相连。优选地，所述水声传感器20采用压电陶瓷水听器，具有水平全方位、球型、10Hz~80kHz大范围频宽等特点，压电陶瓷水听器的压电陶瓷将水声信号转换为电压信号。优选地，低噪声的所述前置放大器30具有高增益通道31和低增益通道32。区别于传统水听器加入固定增益前放的方法来解决抗干扰问题，所述前置放大器30可大幅度提高信号接收动态范围。所述高增益通道31和低增益通道32的增益相差40dB，所述低增益通道32主要用于测量高声源级信号，包括爆炸声、主动声呐信号等，所述高增益通道31具有较低的自噪声，主要用于测量微弱声源信号，包括环境噪声、航行噪声等。优选地，所述前置放大器30的信号输出端连接所述高通滤波器40。所述高通滤波器40用于滤除低频信号干扰，当监测信号处于高频段时，所述高通滤波器40可有效滤除低频段的干扰信号。优选地，所述高通滤波器40的信号输出端连接所述模数转换器50。所述模数转换器50采用高性能的24比特的Sigma-DeltaADC，采样速率可达192ksps，具有动态范围大，对高频的噪声抑制好，不需要复杂的抗混叠滤波器等优点。优选地，所述信号处理器60包括DSP芯片61和与所述DSP芯片61电连接的外围电路62，所述高通滤波器40的信号输出端与所述DSP芯片61双向连接。优选地，所述DSP芯片61采用TI公司的16位定点双MAC的DSP芯片，具有60MHz～120MHz时钟频率，320K字节零等待状态片上RAM等特点，并且具有丰富的外设资源，所述外围电路62包括SDRAM、FLASH、晶振和复位芯片，上述晶振同时连接所述模数转换器50。优选地，所述信号处理器60具有两种可编程的滤波器，包括FIR可编程滤波器和IIR可编程滤波器，滤波器长度和系数可控，可以采用滤波器进行处理，也可以旁路滤波器。通过上述滤波器进行预处理，可以有效去除干扰，更好地提取信号的特征信息。优选地，所述数据存储器70与所述DSP芯片61双向连接，所述数据存储器70用于水声信号的存储记录和二次处理。优选地，所述数据存储器70优选采用TF数据卡，具有体积小容量大、最大支持到256GB容量等特点。TF数据卡采用FATFS文件系统格式保存数据，存储数据文件名按照保存时间命名，数据目录采用两级目录形式，根目录下以“年月日”作为目录名字，子目录下数据文件以“时分秒”为文件名，一分钟保存一个文件，数据内容高低增益两个通道交替保存。进一步地，所述数字水听器还包括显示器（显示端）80和数据传输电缆90，所述信号处理器60通过数据传输电缆90连接显示器80。优选地，数据传输电缆采用USB2.0长线技术进行传输，作用距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字水听器系统，其特征在于，设有不锈钢壳体，还包括水声传感器以及内置于不锈钢壳体的前置放大器、高通滤波器、模数转换器、信号处理器和数据存储器，其中：所述信号处理器包括DSP芯片和与所述DSP芯片电连接的外围电路，所述外围电路包括SDRAM、FLASH、晶振和复位芯片，上述晶振同时连接所述模数转换器；所述水声传感器的信号输出端与所述前置放大器相连，所述前置放大器的信号输出端连接所述高通滤波器，所述高通滤波器的信号输出端连接所述模数转换器，所述模数转换器的信号输出端与所述DSP芯片双向连接，所述数据存储器与所述DSP芯片双向连接；所述前置放大器具有高增益通道和低增益通道，所述高增益通道和低增益通道的增益相差40dB。

【技术特征摘要】
1.一种数字水听器系统，其特征在于，设有不锈钢壳体，还包括水声传感器以及内置于不锈钢壳体的前置放大器、高通滤波器、模数转换器、信号处理器和数据存储器，其中：所述信号处理器包括DSP芯片和与所述DSP芯片电连接的外围电路，所述外围电路包括SDRAM、FLASH、晶振和复位芯片，上述晶振同时连接所述模数转换器；所述水声传感器的信号输出端与所述前置放大器相连，所述前置放大器的信号输出端连接所述高通滤波器，所述高通滤波器的信号输出端连接所述模数转换器，所述模数转换器的信号输出端与所述DSP芯片双向连接，所述数据存储器与所述DSP芯片双向连接；所述前置放大器具有高增益通道和低增益通道，所述高增益通道和低增益通道的增益相差40dB。2.根据权利要求1所述的数字水听器系统，其特征在于，所述数字水听器系统还包括显示器和数据传输电缆，所述信号处理器通过数据传输电缆连接于计算机，使得所述数据存储器被计算机识别为可移动存储设备。3.根据权利要求2所述的数字水听器系统，其特征在于，上述计算机匹配有显示端软件，用于显示水声信号的时域信息和频域信息。4.根据权利要求3所述的数字水听器系统，其特征在于，上述时域信息包括时域波形、峰值...

【专利技术属性】
技术研发人员：何海兴，
申请(专利权)人：嘉兴易声电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33