水下聲學(xué)信息處理綜合實驗設(shè)備
隨著建設(shè)海洋強國戰(zhàn)略的提出，目前水下信息領(lǐng)域越來越受到高校和科研所的關(guān)注，相關(guān)的人才也得到市場的青睞。很多高校現(xiàn)在都在建設(shè)水下聲學(xué)的相關(guān)的實驗室和專業(yè)，而這方面需要的實驗設(shè)備卻很缺乏，在市場很難買到成品，所以在這個背景下我們自制了水下聲學(xué)信息綜合處理實驗設(shè)備。
水下聲學(xué)信息綜合處理實驗設(shè)備主要的設(shè)計目標(biāo)就是為水下聲學(xué)信息與通信相關(guān)課程和專業(yè)提供實驗條件，系統(tǒng)主要包括發(fā)送和接收兩端相應(yīng)的硬件和軟件組成。發(fā)送硬件主要包括水聲換能器模塊、DA模塊、功率放大模塊;接收硬件包括水聽器、數(shù)字采集模塊;軟件部分的設(shè)計按功能來分主要包括水聲測量、水聲信號處理、水下目標(biāo)識別定位及水聲通信四個部分。實驗設(shè)備根據(jù)需要還可以配置升級旋轉(zhuǎn)行走機械部分，用于配合某些需要運動情況下的測量工作。下面簡要介紹實驗設(shè)備功能：
(1)水下聲學(xué)信息綜合處理系統(tǒng)能夠提供聲學(xué)信號在水下的測量實驗，通過改變發(fā)射聲源的位置來幫助學(xué)生直觀的認識和理解水下聲學(xué)的傳輸基礎(chǔ)，通過對換能器頻響特性的測量幫助同學(xué)們了解水聲換能器的技術(shù)參數(shù)和指標(biāo);為了配合該部分功能的實現(xiàn)，系統(tǒng)還開發(fā)了計算機控制的升降旋轉(zhuǎn)行走機械模塊，以步進電機、減速器、PLC 小齒履帶的組合構(gòu)成換能器運動系統(tǒng)，通過高精度的控制可以提高運動定位準(zhǔn)確性，提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確率，機械具有四個自由度，可以進行X方向Y方向Z方向以及以繞下降軸桿為中心線的旋轉(zhuǎn)運動;
(2)在水聲測量實驗的層次上，又開發(fā)了相關(guān)的水下聲學(xué)信號處理模塊，能夠根據(jù)軟件設(shè)計，隨意配置發(fā)射不同的聲學(xué)信號波形，包括一些常規(guī)的探測信號以及特殊的編碼信號，同時考慮到二次開發(fā)實驗的需要，也設(shè)計了外接口，能夠支持軟件生成的任意波形的發(fā)射，除過支持多種數(shù)據(jù)格式外，也支持matlab文件，wav文件格式等多種格式;該模型將發(fā)送和處理串聯(lián)起來，便于讓同學(xué)建立整體信號處理由發(fā)到收和處理的綜合認識，來幫助同學(xué)掌握和了解聲學(xué)信號原理;
(3)水下聲學(xué)信號綜合處理系統(tǒng)的另外一部分功能屬于學(xué)科撥高實驗，提供了利用水下聲學(xué)進行無線通信的實驗和算法開發(fā)，鑒于同學(xué)們很多把概念僅僅停留于無線電通信，為了讓學(xué)生建立利用聲學(xué)信號的無線通信概念，實驗系統(tǒng)開發(fā)了水下聲學(xué)通信模塊，能夠進行水下聲學(xué)的無線通信實驗，采用純軟件無線電的思路，通信信號的調(diào)制和解調(diào)全部采用軟件處理，通過將信源(文字或圖片)編碼后進行調(diào)制，產(chǎn)生通信信號，再由換能器發(fā)射，接收端收到通信信號后，通過軟件方式進行解調(diào)，解碼等恢復(fù)出原來發(fā)送的文字或圖片信息;發(fā)送模塊的設(shè)計采用開放式設(shè)計思想，聲學(xué)通信信號可由同學(xué)自行設(shè)計并生成多種調(diào)制波形，采集的數(shù)據(jù)可以離線進行處理，這樣能夠增強學(xué)生對通信原理、水聲通信等相關(guān)課程的理論理解能力;同時該實驗環(huán)節(jié)可通過無線遠程控制的方式進行。
(4)拔高學(xué)科實驗的另外一個內(nèi)容就是水下目標(biāo)的定位與識別，開發(fā)了相關(guān)的軟件仿真，能夠進行水下目標(biāo)的定位以及船舶輻射噪聲等信號的識別，通過這個簡單的應(yīng)用實例來幫助同學(xué)們理解聲納等水下聲學(xué)設(shè)備的機理和功能，激發(fā)同學(xué)們對水下聲學(xué)設(shè)備的興趣，激勵其更好的學(xué)習(xí)專業(yè)知識。同時該系統(tǒng)還能夠與機械控制系統(tǒng)配合工作，這樣可以測量一些運動情況下的聲學(xué)特新。
作品名稱：水下聲學(xué)信息處理綜合實驗設(shè)備
學(xué)?；騿挝唬航K科技大學(xué)
