基于LabVIEW的參量陣測試系統(tǒng)設(shè)計方法
2.3信號接收電路設(shè)計
信號接收電路主要包括前端放大電路、帶通濾波電路和末級放大電路,并為換能器接收陣中的四個傳聲器提供電源,如圖5所示。
前端放大電路采用低功耗、高增益和高可靠性等優(yōu)點的LM324集成運放。該電路實現(xiàn)四路回波接收信號的相加及其放大功能。帶通濾波器由高阻抗運算放大器(TL082)和RC阻容元件構(gòu)成,不但起到帶通濾波器的作用,而且具有放大的功能。末級放大電路采用典型的反相放大電路的結(jié)構(gòu),并通過調(diào)節(jié)電位器來改變電路的增益,使接收電路的輸出幅值滿足數(shù)據(jù)采集卡的輸入要求。
3系統(tǒng)LabVIEW軟件設(shè)計
基于LabVIEW開發(fā)工具的軟件系統(tǒng)的前面板如圖6所示,可以即時顯示輸入信號、SSB輸出信號以及接收回來的信號,并保存數(shù)據(jù)供進一步信號處理,如頻譜分析等。
程序設(shè)計中需要注意的是:
由于信號發(fā)射后,碰到障礙物將反射回來,因此每次發(fā)射信號的持續(xù)時間不能太長,否則接收的信號與發(fā)射的信號會發(fā)生混疊,相互干擾,具體持續(xù)時間可根據(jù)換能器發(fā)射陣與障礙物之間的距離來確定;
實驗過程中,發(fā)射的超聲的功率比較大,實驗過程不能持續(xù)太長,否則對人身體產(chǎn)生影響,因此每次接收回來的數(shù)據(jù)最好以文件的形式保存下來,供后續(xù)處理,如頻譜分析等。
4結(jié)語
設(shè)計的系統(tǒng)以LabVIEW軟件為平臺,與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比,系統(tǒng)電路得到大大簡化,而且輸入及載波信號可調(diào),提高了系統(tǒng)的使用效能,更能全面地對聲學(xué)參量陣進行測試。實驗過程中,當輸入信號為5kHz、載波頻率為85kHz時,在障礙物處能夠聽到聲響,系統(tǒng)也接收到回波信號。也就是說,系統(tǒng)發(fā)射的載波調(diào)制信號能夠在空氣中自解調(diào),形成差頻信號,而且系統(tǒng)還能實現(xiàn)回波信號的接收,從而證明該系統(tǒng)設(shè)計是可行的。
但是該系統(tǒng)還是存在參量換能器的轉(zhuǎn)換效率低,系統(tǒng)作用距離不長等弊病。因此下一步將從參量陣基本理論下手,通過優(yōu)化電路,改進換能器陣及信號失真預(yù)處理算法等手段,探索提高轉(zhuǎn)換效率、增大系統(tǒng)的作用距離等的有效方法,使其能更好地應(yīng)用于水聲探測等領(lǐng)域。
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