☆ 前言： 水聲學是聲學的一個分支學科,它主要研究聲波在水下的產生、傳播和接收過程，用以解決與水下目標探測和信息傳輸過程有關的聲學問題。聲波是已知的唯一能夠在水中遠距離傳播的波動，在這方面遠比電磁波（如無線電波、光波等）好，水聲學隨著海洋的開發(fā)和利用發(fā)展起來，并得到了廣泛的應用?，F(xiàn)代大型水面艦艇及潛艇上的聲納系統(tǒng)就是根據(jù)水聲學原理而發(fā)展出來的，其主要功能是：搜索和跟蹤水下目標（潛艇、水雷），對目標進行敵我識別，測定水下目標的運動要素，以供反潛武器射擊指揮用；其次是水下通訊，探測水雷，探測水下情況保障本艦安全航行。傳統(tǒng)的聲納系統(tǒng)主要靠發(fā)射和接收模擬信號進行測試，主要由水聽換能器基陣、模擬電子設備及輔助設備三部分組成，隨著現(xiàn)代測試技術及計算機技術的迅猛發(fā)展，數(shù)字化聲納系統(tǒng)應運而生，而與傳統(tǒng)聲納系統(tǒng)最大的區(qū)別就在于電子設備部分的變化，由基于強大計算機系統(tǒng)的數(shù)字信號處理設備取代了傳統(tǒng)的模擬信號設備，使聲納系統(tǒng)的分辨率更高，處理功能更強大，速度更快，但是，實現(xiàn)該系統(tǒng)的難點在于高速多通道同步數(shù)據(jù)采集，以及在采集的同時實時記錄。一直以來，該技術只掌握在國外少數(shù)幾家廠商手中。我公司以特有的高速多通道同步海量動態(tài)信號實時數(shù)據(jù)采集技術為基礎，結合用戶實際需求，推出了水聲信號動態(tài)測試系統(tǒng)，完美地解決了這一難題。 ☆ 測試要求： ◆ 多通道同步并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； ◆ 每通道采樣率不低于100KSps； ◆ A/D分辨率不低于12Bit； ◆ 多通道數(shù)據(jù)海量存儲，連續(xù)采集存儲時間不低于30秒； ◆ 支持多種采集觸發(fā)方式； ◆ 前端配置多通道信號調理系統(tǒng)，用于微弱信號的濾波、放大； ◆ 信號調理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各通道間相位一致性、幅度一致性好； ◆ 信號調理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)失真、噪聲低。 ☆ 系統(tǒng)功能特點： ◆ 多通道（8～32個）、同步、并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； ◆ 每通道采樣率100KSps、200KSps、1MSps或2MSps（根據(jù)用戶具體要求選擇），以適應不同換能器基陣頻率要求； ◆ 根據(jù)所選數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不同，A/D分辨率為12Bit、14Bit或16Bit； ◆ 多通道數(shù)據(jù)海量存儲，連續(xù)采集存儲時間僅受各通道采樣率及系統(tǒng)硬盤剩余存儲空間限制； ◆ 支持內觸發(fā)（上升沿、下降沿）、外觸發(fā)、手動觸發(fā)等多種觸發(fā)方式； ◆ 配置多通道（8～32個）精密差分放大器信號調理系統(tǒng)，用于微弱信號的濾波、放大； ◆ 平坦響應頻帶內，信號調理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各通道間相位差≤0.3°，系統(tǒng)空間定位性好； ◆ 采用精密差分放大器及高質量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)失真、噪聲極低。 ☆ 系統(tǒng)結構： ◆ 水聲信號動態(tài)測試系統(tǒng)結構框圖如下所示： 
◆ 系統(tǒng)結構說明及產品選型： 本系統(tǒng)采用我公司TSC3000系列模塊化多通道精密差分放大器、PCI -10016H（或PCI-20012H、PCI-2614、TOP-5612H，根據(jù)用戶具體需要選擇）多通道海量動態(tài)信號記錄分析儀構成水聲信號動態(tài)測試系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集通道數(shù)可根據(jù)水聲換能器基陣類型來選擇，一般為8、16或32通道。水聲換能器基陣接收的反射波經收發(fā)轉換裝置送到TDEC TSC3000模塊化多通道精密差分放大器信號調理系統(tǒng)進行放大、濾波，去除掉雜波干擾信號，并將微弱信號放大成合適的幅度，再進入TDEC多通道并行同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行A/D變換、實時存儲等數(shù)字化處理，同時實時顯示數(shù)據(jù)波形及測試結果，經分析處理，得到目標的方向、位置、距離等參數(shù)，數(shù)據(jù)波形及結果還可以直接發(fā)送到打印機生成測試報告。 ☆ 系統(tǒng)軟件： TopView2000RT是TDEC海量動態(tài)信號記錄分析儀配套的虛擬儀器應用軟件，提供采集控制、記錄設置、實時存盤、波形實時顯示、文件預覽及導出、存盤文件管理、讀取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、測試報告自動生成、打印及通訊功能，操作直觀、便捷。 同時，系統(tǒng)配置了Signal3000，它是TDEC信號調理產品系列TSC模塊化放大器的配套虛擬儀器應用軟件，提供了圖形化、人性化的控制界面，用戶可以很方便地進行各種參數(shù)的設置。 系統(tǒng)同時提供DLL動態(tài)鏈接庫及二次開發(fā)編程接口，用戶可自行編制專用測試軟件模塊，TDEC也可以為用戶“量身定制”專用測試軟件模塊，并無縫嵌入到TopView2000軟件中去，成為用戶專用的測試系統(tǒng)。 ☆ 硬件配置及主要技術指標： ◆ 模擬輸入通道數(shù)：8～32個 ◆ 每通道最高采樣率：100K（PCI-10016H）、200K（PCI-20012H）、1M（TOP-5612H）、2MSps（PCI-2614H） ◆ A/D分辨率：16Bit（PCI-10016H）、14Bit（PCI-2614H）、12Bit（PCI-20012H、TOP-5612H） ◆ 通道間相位差：平坦響應頻帶內≤0.3° ◆ 信噪比：≥78dB（PCI-10016H、PCI-2614H）、66dB（PCI-20012H、TOP-5612H） ◆ 數(shù)據(jù)存儲容量：主機硬盤剩余空間 ◆ 信號調理系統(tǒng)增益：×1、×10、×100、×1000 ◆ 信號調理系統(tǒng)濾波方式：插件式濾波器，根據(jù)用戶需要選擇濾波方式及濾波范圍 ☆ 結束語： 聲納是現(xiàn)代大型水面艦艇及潛艇上不可缺少的電子設備之一，TDEC的水聲信號動態(tài)系統(tǒng)是聲納系統(tǒng)中重要的組成部分之一，目前已在各有關高校、研究所及軍方等多個研究項目的大中型試驗中取得了良好的效果，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，性能優(yōu)越，適用于各種水聲試驗、海洋探測、智能浮標及水下通訊等行業(yè)應用需求。 |
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