一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水声测控技术领域，尤其是一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统。
【背景技术】
[0002]为能更深入地进行海洋科学研究，与水下各类环境参数相关的数据采集仪器设备逐渐成为提升海洋科研技术水平的必要条件，如潜标数据采集系统等监测仪器便成为了水声技术研究的重要组成部分。由于受海洋环境噪声的干扰以及水声信号的微弱性影响，用于监测水下声学信号的潜标系统常常会出现探测误差，进而降低系统的准确性和精度。
[0003]因此，对现有的相关监测仪器提出改进方案，是目前相关行业亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种系统结构简单、低功耗、高增益的集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]—种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，它包括用于监测水声信号的矢量水听器、用于对监测信号进行预处理的信号调理模块、用于对经过预处理的信号进行AD转换和存储的采集存储模块、用于对整个系统进行控制并跟踪显示数据采集过程的上位机以及用于矢量水听器、信号调理模块和采集存储模块提供不同工作电压的供电电源模块；
[0007]所述采集存储模块根据上位机发出的指令来配置信号调理模块和采集存储模块的工作参数，所述信号调理模块对矢量水听器监测到的信号进行预处理后输送至采集存储模块，所述采集存储模块对监测信号进行AD转换及数据采集存储并通过上位机显示相关的处理数据。
[0008]优选地，所述信号调理模块包括顺序连接于矢量水听器与采集存储模块之间的一级差分放大电路、低通滤波器、高通滤波器、二级反相放大电路和差分驱动电路，所述一级差分放大电路包括一 AD8221型芯片，所述低通滤波器为LT1069-1型8阶低通开关电容滤波器，所述差分驱动电路包括一 AD8137型驱动芯片。
[0009]优选地，所述AD8221型芯片的电源引脚通过并联设置的第一电容和第二电容接地，所述第一电容的容量是第二电容容量的100倍。
[0010]优选地，所述AD8137型驱动芯片的接地电阻连接二级反相放大电路的运放同相输入端。
[0011]优选地，所述采集存储模块包括用于对信号进行AD转换的ADS1274型转换芯片、起到核心控制作用的微处理器、用于对数据进行高速存储和读取的存储介质以及用于获取海洋潜标工作时的姿态方位信息的姿态传感器；
[0012]所述转换芯片连接于微处理器与信号调理模块的输出端之间，所述姿态传感器、上位机和存储介质分别连接微处理器。
[0013]优选地，所述微处理器为STM32ZET6型芯片。
[0014]优选地，所述存储介质为SD卡，所述姿态传感器为HMR3300型传感器。
[0015]由于采用了上述方案，本实用新型将整个系统的组成部分集成为一体，可实现系统的信号监测、处理、采集、存储、显示以及后期的数据分析等功能，从而有力地满足了水声信号监听及处理的需求；其结构简单、功耗低、增益强、精度高，具有很强的实用价值和市场推广价值。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型实施例的系统原理框图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0018]如图1所示，本实用新型提供的一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，它包括用于监测水声信号的矢量水听器1、用于对监测信号进行预处理的信号调理模块a、用于对经过预处理的信号进行AD转换和存储的采集存储模块b、用于对整个系统进行控制并跟踪显示数据采集过程的上位机2以及用于矢量水听器1、信号调理模块a和采集存储模块b提供不同工作电压的供电电源模块c ;当整个系统开始工作时，采集存储模块b根据上位机2发出的指令来配置信号调理模块a和采集存储模块b本身的工作参数，然后信号调理模块a对矢量水听器I监测到的水声信号进行预处理(如放大、滤波等)后输送至采集存储模块b，采集存储模块b在对监测信号进行AD转换及数据采集存储的同时，通过上位机2显示相关的处理数据。如此，将整个系统的组成部分集成为一体，可实现系统的信号监测、处理、采集、存储、显示以及后期的数据分析等功能，从而有力地满足了水声信号监听及处理的需求。
[0019]为实现整个系统的低噪音和高增益的效果，以保证信号采集的精度，本实施例的信号调理模块a包括顺序连接于矢量水听器I与采集存储模块b之间的一级差分放大电路3、低通滤波器4、高通滤波器5、二级反相放大电路6和差分驱动电路7 ;其中，一级差分放大电路3包括一 AD8221型芯片，低通滤波器4优选为LT1069-1型8阶低通开关电容滤波器，而差分驱动电路7则包括一 AD8137型驱动芯片；从而可利用设置的各个电路或者元器件对监测信号今夕你给滤波、放大等系列预处理，保证监测信号在转换过程中的精度；当然本实施例的各个组成电路可根据具体情况选用现有技术中任何均有相关功能的电路结构。
[0020]为抑制一级差分放大电路3本身容易出现高频、低频干扰噪音信号的问题，可在AD8221型芯片的电源引脚通过并联设置的第一电容(图中未示出)和第二电容(图中未示出)接地；其中，第一电容的容量是第二电容容量的100倍，如第一电容为10 yF，第二电容为 0.1 μ F。
[0021]为消除差分驱动电路7因输入的偏置电流而引起的直流噪音，可将AD8137型驱动芯片的接地电阻连接二级反相放大电路6的运放同相输入端。
[0022]同时，为优化采集存储模块b的结构，保证数据采集及处理的精度，本实施例的采集存储模块b包括用于对信号进行AD转换的ADS1274型转换芯片8、起到核心控制作用的微处理器9、用于对数据进行高速存储和读取的存储介质10以及用于获取海洋潜标工作时的姿态方位信息的姿态传感器11 ;其中，转换芯片8连接于微处理器9与信号调理模块a(具体为差分驱动电路7)的输出端之间，而姿态传感器11、上位机2和存储介质10则分别连接微处理器9 ;如此，可通过微处理器9的调控实现数据的最终采集和处理。
[0023]作为一个优选方案，本实施例的微处理器9优选为STM32ZET6型芯片。进一步地，本实施例的存储介质10选用SD卡，而姿态传感器11则优选为HMR3300型传感器。
[0024]另外，为降低整个系统的功耗，本实施例的供电电源模块c可以蓄电池作为核心，并可通过设置电压转换电路来实现分压的功能，从而向信号调理模块a内的放大器提供12V电压、向低通滤波器4提供5V电压、向微处理器9提供3.3V电压、向转换芯片8提供1.8V电压；为保证供电的安全，可在供电电源模块c的接入端口设置二极管；如此，利用供电电源模块c实现信号调理模块a与采集存储模块b之间的分开供电，可有效避免两者之间的噪音干扰。
[0025]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，其特征在于:它包括用于监测水声信号的矢量水听器、用于对监测信号进行预处理的信号调理模块、用于对经过预处理的信号进行AD转换和存储的采集存储模块、用于对整个系统进行控制并跟踪显示数据采集过程的上位机以及用于矢量水听器、信号调理模块和采集存储模块提供不同工作电压的供电电源模块； 所述采集存储模块根据上位机发出的指令来配置信号调理模块和采集存储模块的工作参数，所述信号调理模块对矢量水听器监测到的信号进行预处理后输送至采集存储模块，所述采集存储模块对监测信号进行AD转换及数据采集存储并通过上位机显示相关的处理数据。2.如权利要求1所述的一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，其特征在于:所述信号调理模块包括顺序连接于矢量水听器与采集存储模块之间的一级差分放大电路、低通滤波器、高通滤波器、二级反相放大电路和差分驱动电路，所述一级差分放大电路包括一 AD8221型芯片，所述低通滤波器为LT1069-1型8阶低通开关电容滤波器，所述差分驱动电路包括一 AD8137型驱动芯片。3.如权利要求2所述的一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，其特征在于:所述AD8221型芯片的电源引脚通过并联设置的第一电容和第二电容接地，所述第一电容的容量是第二电容容量的100倍。4.如权利要求2所述的一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，其特征在于:所述AD8137型驱动芯片的接地电阻连接二级反相放大电路的运放同相输入端。5.如权利要求1-4中任一项所述的一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，其特征在于:所述采集存储模块包括用于对信号进行AD转换的ADS1274型转换芯片、起到核心控制作用的微处理器、用于对数据进行高速存储和读取的存储介质以及用于获取海洋潜标工作时的姿态方位信息的姿态传感器； 所述转换芯片连接于微处理器与信号调理模块的输出端之间，所述姿态传感器、上位机和存储介质分别连接微处理器。6.如权利要求5所述的一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，其特征在于:所述微处理器为STM32ZET6型芯片。7.如权利要求6所述的一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统，其特征在于:所述存储介质为SD卡，所述姿态传感器为HMR3300型传感器。
【专利摘要】本实用新型涉及水声测控技术领域，尤其是一种集成式海洋潜标水声信号的数据采集处理系统。它包括用于监测水声信号的矢量水听器、用于对监测信号进行预处理的信号调理模块、用于对经过预处理的信号进行AD转换和存储的采集存储模块、用于对整个系统进行控制并跟踪显示数据采集过程的上位机以及用于矢量水听器、信号调理模块和采集存储模块提供不同工作电压的供电电源模块。本实用新型将整个系统的组成部分集成为一体，可实现系统的信号监测、处理、采集、存储、显示以及后期的数据分析等功能，从而有力地满足了水声信号监听及处理的需求；其结构简单、功耗低、增益强、精度高，具有很强的实用价值和市场推广价值。
【IPC分类】G01H3/00
【公开号】CN204854946
【申请号】CN201520453291
【发明人】杨文旭
【申请人】杨明华
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年6月29日