一种结合高精度压力温度传感器的低功耗回声测深电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水声测量技术领域，具体涉及一种结合高精度压力温度传感器的低功耗回声测深电路。
【背景技术】
[0002]目前，回声测深仪是水深测量中的常规必备设备。现有的回声测深仪主要分为两大类:一种是采用传统的测深仪结构，带有显控和声图打印功能，主要采取PC机控制测深仪测量，并通过接口实时读取测量数据；这种测深仪存在的缺点是需要人员配合测试，不能单独的自主测试；优点是可以结合PC机对采集的数据进行实时处理；另一种是嵌入式的数字回声测深仪，具有低功耗，便携式，高可靠性等特点，主要以高速数字信号处理器为核心，结合测量电路和数据存储电路，将测量的数据进行存储，当需要测量的周期结束之后，将测深仪取回，并分析测量数据；这种测深仪存在的缺点是采用数字信号处理器为核心，其整体电路功耗较大，当电池容量一定时，整体电路可以测量的时间较短；优点是不需要人员配合，可以自主测试，并将测试的数据进行存储。根据上述缺点并结合实际测量需求，对嵌入式回声测深仪进行相应的改进。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结合高精度压力温度传感器的低功耗回声测深电路，采用了低功耗的ARM芯片为核心，结合低功耗，低噪声的测量电路，能够完成长时间的自主测试，并且结合了高精度的压力温度传感器，完成在该深度下，压力和温度的测试。
[0004]本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种结合高精度压力温度传感器的低功耗回声测深电路，包括电源电池模块，低噪声测量模块，压力温度测量模块，主控模块及数据存储模块，电源电池模块中2个DC/DC单元和I个线性稳压电源，2个DC/DC电源为3.3V电源和24V电源，I个线性稳压电源为5V电源，3.3V电源主要供给主控模块，并由主控模块通过负载开关将3.3V电源供给低噪声测量模块，时钟模块和压力温度测量模块；5V电源由主控模块通过负载开关供给存储模块和低噪声测量模块；24V电源由主控模块控制供给发射电路，作为发射电路的高压电源；在接收回路中，采用三极管MMBT5089代替运放构建前置放大器，采用三极管代替前置放大器减少了输入电噪声的影响；然后通过由MIC860构建的2阶低通滤波器和放大器，对输入信号进行预处理；随后将信号经过迟滞比较器，把信号整成方波；将带宽内的有用信号进步一提取出来，最后经过150Hz窄带滤波器，得到信噪比较高的回波信号，并对回波信号进行包络检波，最后进行门限判决，得到正确的回波信号。
[0005](I).整体电路低功耗设计
[0006]首先，各个模块在设计过程中，选择既能满足性能要求，同时又功耗低的元器件，包括主控模块的MCU，低噪声测量模块的运放等。
[0007]其次，电源电池模块中的各路电源设计，尽量选用满足设计要求且效率较高的DC/DC电源，高效率的DC/DC电源可以极大的提高电源能量的利用率，延长电池的使用寿命。
[0008]然后，由主控模块的MCU结合电源电池模块根据电路功能及相应控制策略完成整体电路的电源管理。
[0009]整个电源电池模块中，共设计了 3类电源，包括3.3V电源，5V电源和24V的高压电源。其他的模块取电由主控模块MCU通过负载开关进行分别控制，使得整个电路工作过程中，能够根据实现的功能，对各个模块分别供电，达到减少电路无用损耗的目的。
[0010](2).整体电路低噪声测量设计
[0011]首先，在低噪声测量模块设计中选用满足性能要求的低噪声运放及三极管，低噪声的元器件可以降低器件本身对电路噪声的影响。
[0012]其次，给低噪声测量模块供电的电源采用线性电源，同时在运放和三极管的电源管脚做好电源去耦。
[0013]然后，对接收电路的电路结构进行优化设计，采用低噪声的三极管代替低噪声运放构建前置放大器，降低了输入端的电噪声，并将信号通过窄带滤波器得到信噪比较高的回波信号。最后进行门限判决，得到正确的回波信号。
[0014](3).高精度的压力温度传感器测量设计
[0015]由于高精度的压力温度传感器由国外购置，并且压力温度传感器的输出信号为随压力温度变化的频率信号，所以对压力温度测量的精度主要取决于对输出信号频率的测量(传感器本身为高精度传感器)。
[0016]首先，选用精准的时钟源，减少计数时钟源本身对频率信号测量的误差；
[0017]其次，由于测量压力温度传感器的输出信号最大精度为l/le7。所以需将传感器输出的频率信号进行分频，延长测量门限的时间，得到高精度的数据测量，减少测量的相对误差。
[0018]本实用新型的有益效果为:本回声测深电路采用了低功耗的ARM芯片为核心，结合低功耗，低噪声的测量电路，能够完成长时间的自主测试，并且结合了高精度的压力温度传感器，完成在该深度下，压力和温度的测试。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的整体电路组成框图；
[0020]图2为本实用新型的电源电池模块的框图；
[0021]图3为本实用新型的低噪声测量接收回路的组成框图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合附图和实施例对本实用新型做详细的介绍:
[0023]整体的电路具体实施分为多个功能模块，包括电源电池模块，低噪声测量模块，压力温度测量模块，主控模块及存储模块，分别进行具体设计实施。整体电路组成框图如附图1o
[0024](I).整体电路低功耗设计
[0025](a).主控模块及低噪声测量模块的元器件选择
[0026]主控模块选用飞思卡尔的KL25系列的低功耗的MCU，该MCU具有contex-mO+内核，运算速度快，并且Stop模式下的待机电流最大只有5uA，低功耗模式下工作电流最大为600uA，有助于低功耗的设计。
[0027]低噪声运放选用MIC860低功耗运放，该运放的工作电流为30uA，所以测得的整个低噪声测量模块的工作电流为220uA。
[0028](b).电源电池模块设计
[0029]电源管理框图如附图2，电源电池模块将会由2个DC/DC单元和I个线性稳压电源构成，根据附图2，2个DC/DC电源为3.3V电源和24V电源；1个线性稳压电源为5V电源。
[0030]整个供电设计为:
[0031]( I ).3.3V电源采用LTC3630将电池电压7.2V转换而成，主要供给主控模块，并由主控模块通过负载开关将3.3V电源供给低噪声测量模块，时