一种声呐发射信号源系统技术方案

本发明专利技术公开一种声呐发射信号源系统，属于声呐通信领域，包括FPGA最小系统、MCU最小系统、信号隔离电路、电压电流采集电路、温湿度传感器、水压传感器和漏水传感器；信号隔离电路、电压电流采集电路、温湿度传感器、水压传感器和漏水传感器均与MCU最小系统相连，将采集到的信息传输至所述MCU最小系统；FPGA最小系统产生发射模块所需的激励信号，接收所述MCU最小系统下发的参数设置信息，产生同步信号，接收外部下发的串口同步信号。本发明专利技术采用MCU+FPGA架构作为系统的核心，MCU用于采集温湿度检测，压力检测，电压电流检测和漏水检测的信息。息。息。

【技术实现步骤摘要】
一种声呐发射信号源系统


[0001]本专利技术涉及声呐通信
，特别涉及一种声呐发射信号源系统。

技术介绍

[0002]在传统的声呐发射信号源系统中，一般使用单独FPGA作为信号源驱动功放电路，在系统复杂程度不高的情况下，这样的架构可以满足要求。但随着电子工业领域的不断发展，对声呐发射信号源系统的功能和可靠性要求越来越高，需要信号源除了提供多通道的信号激励的功能以外，还需要具备更多的功能模块，比如温湿度监控模块，压力监控模块，电压电流检测模块，漏水检测模块等等。但单FPGA作为核心的架构，往往不足以完成多种功能：
[0003](1)缺少温湿度检测能力：在发射信号时无法检测电子舱内部的温湿度情况，电子舱内部过热会导致电路失灵或者损坏；
[0004](2)缺少压力检测能力：无法检测发射信号时电子舱外部的压力情况，不能判断声呐电子舱是否在水下，如果不在水下，打开发射信号，有可能会损坏声呐换能器；
[0005](3)缺少电压电流检测能力：没有检测发射信号时给功放电路供电的电压和电流值，如果出现供电异常情况，有可能会损坏声呐中的功放电路。
[0006](4)缺少漏水检测能力：没有检测声呐电子舱体内部是否漏水，漏水有可能导致内部电路损坏。
[0007]因此在实际的项目中，多核架构的声呐发射信号源系统方案越来越多的被采用。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种声呐发射信号源系统，以解决
技术介绍
中的问题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种声呐发射信号源系统，包括FPGA最小系统、MCU最小系统、信号隔离电路、电压电流采集电路、温湿度传感器、水压传感器和漏水传感器；
[0010]信号隔离电路、电压电流采集电路、温湿度传感器、水压传感器和漏水传感器均与MCU最小系统相连，将采集到的信息传输至所述MCU最小系统；
[0011]FPGA最小系统产生发射模块所需的激励信号，接收所述MCU最小系统下发的参数设置信息，产生同步信号，接收外部下发的串口同步信号。
[0012]可选的，所述FPGA最小系统采用50MHz有源晶振作为时钟输入，内部PLL倍频至100MHz；所述MCU最小系统采用8MHz晶振作为时钟输入，内部PLL倍频至72MHz。
[0013]可选的，所述信号隔离电路通过高速光耦对输入输出的信号进行隔离。
[0014]可选的，所述电压电流采集电路通过电阻分压网络和电压跟随器采集电压、通过电流采集IC采集电流。
[0015]可选的，所述电阻分压网络通过高精度采用电阻构成，发射模块的95V和12V经过电阻分压网络分压后，利用ADA4897运放构成的电压跟随器进行输入输出的隔离，同时起到
阻抗匹配的作用。
[0016]可选的，所述温湿度传感器实时监测温度和湿度的变化，所述温湿度传感器通过IIC接口和所述MCU最小系统进行通讯，将温度和湿度信息上传。
[0017]可选的，所述水压传感器检测换能器端是否放入水下，由此判断当前是否打开发射功能；若干所述水压传感器入水，则上传当前的水压力，根据压力转换公式将水压力折算成入水深度，通过IIC接口上传至所述MCU最小系统。
[0018]可选的，所述漏水传感器监测电子舱里是否有漏水，包括漏水检测电路和漏水检测板；
[0019]所述漏水检测电路通过检测NPN三极管的基极和集电极之间的电阻，当基极和集电极存在电阻时，三极管导通，其GPIO端为高电平，当基极和集电极断开时，三极管截止，GPIO端为低电平；
[0020]所述漏水检测板通过在印制板上走相邻的印制线，间距控制在能够检测到一滴水的大小，当有水滴落在板上时，两条线之间会有电阻存在，从而使三极管导通，当没有水时，两条线之间为高阻，三极管截止。
[0021]可选的，所述声呐发射信号源系统还包括供电电源，通过LDO将5V电压转换成所需电压。
[0022]可选的，所述声呐发射信号源系统通过RS232电路与采集表进行通讯，通过RS422电路接收外部串口同步信号。
[0023]在本专利技术提供的声呐发射信号源系统中，具有以下有益效果：
[0024](1)采用MCU+FPGA架构作为系统的核心，MCU用于采集温湿度检测，压力检测，电压电流检测和漏水检测的信息；
[0025](2)温湿度传感器检测声呐电子舱内部的温湿度，在完全校准的情况下，测量相对湿度的精度为
±
1.8％，测量温度的精度为
±
0.2℃；
[0026](3)采用定制的压力传感器检测声呐电子舱外部的压力值，测量精度0.1％；
[0027](4)电压电流检测电路利用电阻分压网络和专用电流采集芯片，实现电压电流的检测，检测线性度可达0.4％；
[0028](5)漏水检测电路利用三极管放大原理，检测水滴是否存在，该方案的灵敏度高，误判率小。
附图说明
[0029]图1是本专利技术提供的声呐发射信号源系统架构示意图；
[0030]图2是信号源模块电源拓扑示意图；
[0031]图3是供电电源原理示意图；
[0032]图4是FPGA最小系统电路原理示意图；
[0033]图5是MCU最小系统电路原理示意图；
[0034]图6是信号隔离电路原理示意图；
[0035]图7是电压电流采集电路原理示意图；
[0036]图8是温湿度传感器电路原理示意图；
[0037]图9是水压传感器电路原理示意图；
[0038]图10是漏水检测电路原理示意图；
[0039]图11是漏水检测板样式示意图；
[0040]图12是RS232电路原理示意图；
[0041]图13是RS422电路原理示意图。
具体实施方式
[0042]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种声呐发射信号源系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0043]本专利技术提供了一种声呐发射信号源系统，其结构如图1所示，包括FPGA最小系统、MCU最小系统、信号隔离电路、电压电流采集电路、温湿度传感器、水压传感器、漏水传感器、串口电路和供电电源；信号隔离电路、电压电流采集电路、温湿度传感器、水压传感器和漏水传感器均与MCU最小系统相连，将采集到的信息传输至所述MCU最小系统；FPGA最小系统产生发射模块所需的激励信号，接收所述MCU最小系统下发的参数设置信息，产生同步信号，接收外部下发的串口同步信号。
[0044]所述供电电源由电源模块提供DC5V/2A输入，利用LDO将5V转换成所需的电压，电源拓扑结构如图2所示，通过3个LDO，将电源模块提供的5V转换成3.3V和1.2V电压，电路原理图如图3所示。
[0045]声呐发射信号源系统使用FPGA最小系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声呐发射信号源系统，其特征在于，包括FPGA最小系统、MCU最小系统、信号隔离电路、电压电流采集电路、温湿度传感器、水压传感器和漏水传感器；信号隔离电路、电压电流采集电路、温湿度传感器、水压传感器和漏水传感器均与MCU最小系统相连，将采集到的信息传输至所述MCU最小系统；FPGA最小系统产生发射模块所需的激励信号，接收所述MCU最小系统下发的参数设置信息，产生同步信号，接收外部下发的串口同步信号。2.如权利要求1所述的声呐发射信号源系统，其特征在于，所述FPGA最小系统采用50MHz有源晶振作为时钟输入，内部PLL倍频至100MHz；所述MCU最小系统采用8MHz晶振作为时钟输入，内部PLL倍频至72MHz。3.如权利要求1所述的声呐发射信号源系统，其特征在于，所述信号隔离电路通过高速光耦对输入输出的信号进行隔离。4.如权利要求1所述的声呐发射信号源系统，其特征在于，所述电压电流采集电路通过电阻分压网络和电压跟随器采集电压、通过电流采集IC采集电流。5.如权利要求4所述的声呐发射信号源系统，其特征在于，所述电阻分压网络通过高精度采用电阻构成，发射模块的95V和12V经过电阻分压网络分压后，利用ADA4897运放构成的电压跟随器进行输入输出的隔离，同时起到阻抗匹配的作用。6.如权利要求1所述的声呐发射信号源系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨书才，高昱荣，李昕伽，林世豪，
申请(专利权)人：海鹰企业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：