本发明专利技术公开了一种高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统，包括水听器、水下载体、控制电路、电源和主控制器，所述水听器和控制电路连接；所述水听器设置水下载体的底部；所述控制电路设置于水下载体内；所述电源对水听器、水下载体与控制电路供电，所述主控制器与控制电路相连接，所述控制电路包括程控增益放大电路、低通滤波电路、A/D转换模块、微控制单元、数据存储模块、RTC模块和状态指示模块，采集效率更高，对后续的数据处理分析提供基础。在高采样率下，采用双缓存结构，可以节约缓冲区空间同时提高数据存储速率，并且在数据累积合适的时候进行一次存储，提高了存储效率，也可避免突然断电等意外情况发生时大量原始数据丢失。始数据丢失。始数据丢失。
【技术实现步骤摘要】
高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统
[0001]本专利技术涉及水声数据采集存储
，具体指一种高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统。
技术介绍
[0002]水声数据采集是各类水下工作平台的重要功能之一。水下工作平台通常长时间工作于无人环境中，这就要求水声数据采集系统本身必须具有极高的稳定性和可靠性。除此以外，不同的应用场景还对系统的外形尺寸、同步性、采样精度以及功耗等方面有着更高要求，这就需要在设计时考虑到系统的通用性和拓展性。同时，数据存储速度也至关重要，存储速度必须与采集速度匹配，保证接收数据的完整性。
[0003]经过分析，现有的海洋水声数据采集系统主要还存在以下缺陷：
[0004](1)采样通道少。由于目前的存储介质写入速度不稳定，需要考虑数据写入的最长时间，因此目前水声数据采集存储系统的存储速度普遍较慢，无法实现多通道同步采集存储功能。
[0005](2)采样速率低。低采样率一定程度上对存储速度和系统稳定性有更高的容忍度，若调高采集速率容易出现数据丢失的问题。
[0006]功耗高。由于水下设备在工作状态下无法对其供电，因此若系统功耗大将无法长时间持续在水下开展工作。
技术实现思路
[0007]为此，本专利技术的目的在于克服上述现采集存储功能的缺陷，提供一种高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统，不仅能够提高存储效率，避免原始数据丢失，并且功耗降低，增长持续工作时间。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0009]一种高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统，包括水听器、水下载体、控制电路、电源和主控制器，所述水听器和控制电路连接；所述水听器设置水下载体的底部；所述控制电路设置于水下载体内；所述电源对水听器、水下载体与控制电路供电，所述主控制器与控制电路相连接，用于实现信息交互，所述控制电路包括程控增益放大电路、低通滤波电路、A/D转换模块、微控制单元、数据存储模块、RTC模块和状态指示模块，所述程控增益放大电路与主控制器相连接，所述程控增益放大电路、低通滤波电路、A/D转换模块依次连接，并输出至微控制单元，所述RTC模块的时钟信号输出至微控制单元，所述数据存储模块与微控制单元相连接，用于数据的读写，所述状态指示模块与微控制单元相连接，用于判断存储状态是否正常。
[0010]作为优选，所述水听器为压电圆管式结构，所述水听器一端通过线束与控制电路输入端相连，所述线束与水下载体的连接处设置有密封圈，所述水听器用固定在水下载外壁。
[0011]作为优选，所述控制电路的采样率为75ksps。
[0012]作为优选，所述程控增益放大电路调节增益为0
‑
64V/V，步进4dB，其包括程控增益放大芯片LTC6911
‑
2。
[0013]作为优选，所述水下载体为密封型的圆筒状结构，其两侧呈对称结构设置有水平机翼，所述水下载体上设置有天线，所述水下载体内还设置有传感器模块、浮力驱动模块、姿态调节模块。
[0014]作为优选，所述低通滤波电路的电路形式如下：
[0015]截止频率计算公式：
[0016][0017][0018]其中，C
cm
和C
DIFF
为电容的大小。
[0019]作为优选，所述A/D转换模块包括ADS1274芯片，所述A/D转换模块连接到微控制单元的外部中断引脚，触发SPI传输，所述A/D转换模块为24bit的4通道同步采样，所述A/D转换模块最大采样率为144kSPS，所述A/D转换模块与微控制单元之间通过SPI接口连接，其中DRDY由A/D转换模块输出。
[0020]作为优选，所述数据存储模块包括2张SD卡，所述数据存储模块通过三态总线开关连接到微控制单元的SDIO总线上。
[0021]作为优选，所述RTC模块通过I2C接口连接到微控制单元。
[0022]作为优选，所述电源为A/D转换模块提供5V模拟电源；所述电源为A/D转换模块提供1.8V数字电源；所述电源为A/D转换模块提供2.5V参考电源；3.3V电源分别用于微控制单元和A/D转换模块的IO电源以及RTC模块。
[0023]本专利技术具有以下的特点和有益效果：
[0024](1)本专利技术可同时开启8个通道，可同时接收更多的数据信息，采集效率更高，对后续的数据处理分析提供基础。
[0025](2)在高采样率下，采用双缓存结构，可以节约缓冲区空间同时提高数据存储速率，并且在数据累积合适的时候进行一次存储，提高了存储效率，也可避免突然断电等意外情况发生时大量原始数据丢失。
[0026](3)本专利技术功耗小，可支持水下滑翔机长时间持续工作。
[0027]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例的的结构示意图
[0030]图2是本专利技术实施例的控制电路总体框图。
[0031]图3是图2中低通滤波电路原理图。
[0032]图4是图2中A/D转换模块原理图。
[0033]图5是图2中双缓存结构流程图。
[0034]图6是图2中电源拓扑结构示意图。
具体实施方式
[0035]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0037]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0038]本专利技术公本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统，其特征在于，包括水听器(1)、水下载体(2)、控制电路(3)、电源(4)和主控制器(21)，所述水听器(1)和控制电路(3)连接；所述水听器(1)设置水下载体(2)的底部；所述控制电路(3)设置于水下载体(2)内；所述电源(4)对水听器(1)、水下载体(2)与控制电路(3)供电，所述主控制器与控制电路(3)相连接，用于实现信息交互，所述控制电路(3)包括程控增益放大电路(31)、低通滤波电路(32)、A/D转换模块(33)、微控制单元(34)、数据存储模块(35)、RTC模块(36)和状态指示模块(37)，所述程控增益放大电路(31)与主控制器(21)相连接，所述程控增益放大电路(31)、低通滤波电路(32)、A/D转换模块(33)依次连接，并输出至微控制单元(34)，所述RTC模块(36)的时钟信号输出至微控制单元(34)，所述数据存储模块(35)与微控制单元(34)相连接，用于数据的读写，所述状态指示模块(37)与微控制单元(34)相连接，用于判断存储状态是否正常。2.根据权利要求1所述的高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统，其特征在于，所述水听器(1)为压电圆管式结构，所述水听器(1)一端通过线束与控制电路(3)输入端相连，所述线束与水下载体(2)的连接处设置有密封圈，所述水听器(1)用固定在水下载(2)外壁。3.根据权利要求1所述的高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统，其特征在于，所述控制电路(3)的采样率为75ksps。4.根据权利要求1所述的高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统，其特征在于，所述程控增益放大电路(31)调节增益为0
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64V/V，步进4dB，其包括程控增益放大芯片LTC6911
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2。5.根据权利要求1所述的高采样率下的水下多通道无失真数据采集与存储系统，其特征在于，所述水下载体(2)为密封型的圆筒状...
【专利技术属性】
技术研发人员：王茂法，徐楚臻，薛欢欢，仇宝春，龚友平，周传平，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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