CN115755007A

CN115755007A - 一种小型化鱼探仪接收电路

Info

Publication number: CN115755007A
Application number: CN202211509182.6A
Authority: CN
Inventors: 王旭光; 付何佳欣
Original assignee: Hubei University
Current assignee: Hubei University
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开一种小型化鱼探仪接收电路，涉及鱼探仪领域。该小型化鱼探仪接收电路包括换能器、调理采集模块、数字控制模块、电源管理模块和上位机信号处理模块。该小型化鱼探仪接收电路，利用换能器接收回波信号，并对该回波信号进行放大、滤波、采样，通过网络上传数据，最后传输至上位机信号处理模块。整个接收电路的主要部分包括调理采集模块和数字控制模块，以及给他们供电的电源管理部分，模块高度精简化、小型化，能实现鱼探仪接收电路的完整功能，因此使得该装置整体体积小，方便进行安装测试，也便于运输，满足使用需求。

Description

一种小型化鱼探仪接收电路

技术领域

本发明涉及鱼探仪技术领域，具体为一种小型化鱼探仪接收电路。

背景技术

鱼探仪是利用超声波回声原理探测渔船下方鱼群的一种仪器。鱼探仪主要由收发器、换能器和记录显示器等部分组成。工作时主要是利用超声波发射、反射和接收的原理。国际上应用声纳技术进行鱼类资源评估的应用已经比较普遍，并且研制了各种形式的数据记录和处理系统。

随着电子技术的进步，以及海洋渔业资源的发展，鱼探仪的功能正在不断扩展，同时鱼探仪的体积也越来越臃肿，这给鱼探仪的测试和安装带来了很大麻烦，鱼探仪的尺寸体积已经成为鱼探仪在设计中越来越重要的一点。当下的鱼探仪大多都需较大空间安装在渔船底部，安装测试都相当不便。因此，如何提供一种方便运输安装，并且利于测试的鱼探仪是很有必要的，针对现有技术的不足，本发明提供了一种小型化鱼探仪接收电路，以解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种小型化鱼探仪接收电路，解决了鱼探仪体积越来越臃肿，安装测试都相当不便的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种小型化鱼探仪接收电路，包括换能器、调理采集模块、数字控制模块、电源管理模块和上位机信号处理模块，所述换能器接收信号，换能器接收信号传输至调理采集模块对信号进行调理采集，调理采集模块的增益控制、采集板AD转换等控制指令由数字控制模块给出；

调理采集模块数据输出至数字控制模块后，再由数字控制模块通过网口上传至上位机信号处理模块，对信号按需求进行处理显示；

电源管理模块对调理采集模块和数字控制模块进行供电。

优选的，所述调理采集模块电路负责接收来自接收换能器的微弱回波信号，完成放大、滤波和增益调节等一系列的模拟小信号预处理工作，使其输出信号的信噪比、幅度满足最佳采集要求，并通过AD芯片进行模数转换。

优选的，所述调理采集模块的信号调理电路由固定增益放大、带通滤波和压控增益放大三部分组成，其中固定增益放大电路紧贴换能器放置，通过短电缆与换能器连接，其主要功能是阻抗变换及前级固定增益放大；

带通滤波电路对信号进行频率选择，抑制带外噪声；

压控可调增益放大电路实现TVG功能，以适应大动态范围的回波信号，信号采集电路采用有放大和滤波功能的超声套片实现可控增益放大(AGC)和模数转换等功能，最终将转换后的数据输出到下一模块。

优选的，所述数字控制模块主控制器选用XILINXZYNQ系列，同时包含ARM与FPGA的SOC，ARM侧主要运行管理软件，常用配置信息存储于EEPROM中，外设包括EEPROM、DDR3、FLASH以及系统晶振和看门狗，FPGA侧主要实现对调理采集模块AD采样得到的数据的LVDS接收处理，并将采样数据打包通过以太网上传，外接有以太网PHY芯片，接口包括用来下载程序的JTAG和调试串口。

优选的，所述数字控制模块主控制器负责整个接收电路与上位机的通讯，两者之间通过千百兆自适应网口互连，配置信息(增益配置、滤波电路及ADC配置)和控制信息由上位机通过TCP/IP协议传输到主控制器，再通过SPI总线方式实现对调理采集模块的实时配置，同时调理采集模块的实时状态信息也可传输到上位机，从而实现对接收电路各个模块的实时监控。

本发明公开了一种小型化鱼探仪接收电路，其具备的有益效果如下：

1、该小型化鱼探仪接收电路，利用换能器接收回波信号，并对该回波信号进行放大、滤波、采样，通过网络上传数据，最后传输至上位机信号处理模块。整个接收电路的主要部分包括调理采集模块和数字控制模块，以及给他们供电的电源管理部分，模块高度精简化、小型化，能实现鱼探仪接收电路的完整功能，因此使得该装置整体体积小，方便进行安装测试，也便于运输，满足使用需求。

2、该小型化鱼探仪接收电路，调理采集模块的信号调理电路由固定增益放大、带通滤波和压控增益放大三部分组成，其中固定增益放大电路紧贴换能器放置，通过短电缆与换能器连接，其主要功能是阻抗变换及前级固定增益放大，带通滤波电路对信号进行频率选择，抑制带外噪声，压控可调增益放大电路实现TVG功能，以适应大动态范围的回波信号，信号采集电路采用有放大和滤波功能的超声套片实现可控增益放大(AGC)和模数转换等功能

3、该小型化鱼探仪接收电路，数字控制模块主控制器负责整个接收电路与上位机的通讯，两者之间通过千百兆自适应网口互连，配置信息(增益配置、滤波电路及ADC配置)和控制信息由上位机通过TCP/IP协议传输到主控制器，再通过SPI总线方式实现对调理采集模块的实时配置，同时调理采集模块的实时状态信息也可传输到上位机，从而实现对接收电路各个模块的实时监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明接收电路系统框图；

图2为本发明调理采集模块框图；

图3为本发明数字控制模块框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种小型化鱼探仪接收电路，解决了鱼探仪的体积越来越臃肿，安装测试都相当不便的问题。该小型化鱼探仪利用换能器接收回波信号，并对该回波信号进行放大、滤波、采样，通过网络上传数据，最后传输至上位机信号处理模块。整个接收电路的主要部分包括调理采集模块和数字控制模块，以及给他们供电的电源管理部分，模块高度精简化、小型化，能实现鱼探仪接收电路的完整功能。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一、

本发明实施例公开一种小型化鱼探仪接收电路，根据附图1-3所示，包括换能器、调理采集模块、数字控制模块、电源管理模块和上位机信号处理模块，所述换能器接收信号，换能器接收信号传输至调理采集模块对信号进行调理采集，调理采集模块的增益控制、采集板AD转换等控制指令由数字控制模块给出；

电源管理模块对调理采集模块和数字控制模块进行供电。

本发明要解决的技术问题是如何在小体积的条件下，实现对海上鱼群声学信号的接收和调理采集并将数据进行打包上传，因此给出一种小型化鱼探仪接收分机电路设计，将鱼探仪接收分机简化为几个必要的功能模块，包括换能器、调理采集模块、数字控制模块、电源管理和上位机信号处理模块，再进行具体的电路设计，避免重复化设计。

实施例二、

电源管理模块对调理采集模块和数字控制模块进行供电。

所述调理采集模块电路负责接收来自接收换能器的微弱回波信号，完成放大、滤波和增益调节等一系列的模拟小信号预处理工作，使其输出信号的信噪比、幅度满足最佳采集要求，并通过AD芯片进行模数转换。

所述调理采集模块的信号调理电路由固定增益放大、带通滤波和压控增益放大三部分组成，其中固定增益放大电路紧贴换能器放置，通过短电缆与换能器连接，其主要功能是阻抗变换及前级固定增益放大；

带通滤波电路对信号进行频率选择，抑制带外噪声；

所述数字控制模块主控制器选用XILINXZYNQ系列，同时包含ARM与FPGA的SOC，ARM侧主要运行管理软件，常用配置信息存储于EEPROM中，外设包括EEPROM、DDR3、FLASH以及系统晶振和看门狗，FPGA侧主要实现对调理采集模块AD采样得到的数据的LVDS接收处理，并将采样数据打包通过以太网上传，外接有以太网PHY芯片，接口包括用来下载程序的JTAG和调试串口。

所述数字控制模块主控制器负责整个接收电路与上位机的通讯，两者之间通过千百兆自适应网口互连，配置信息(增益配置、滤波电路及ADC配置)和控制信息由上位机通过TCP/IP协议传输到主控制器，再通过SPI总线方式实现对调理采集模块的实时配置，同时调理采集模块的实时状态信息也可传输到上位机，从而实现对接收电路各个模块的实时监控。

工作原理：本发明要解决的技术问题是如何在小体积的条件下，实现对海上鱼群声学信号的接收和调理采集并将数据进行打包上传，因此给出一种小型化鱼探仪接收分机电路设计，将鱼探仪接收分机简化为几个必要的功能模块，再进行具体的电路设计，避免重复化设计。

小型化鱼探仪利用换能器接收回波信号，并对该回波信号进行放大、滤波、采样，通过网络上传数据，最后传输至上位机信号处理模块。整个接收电路的主要部分包括调理采集模块和数字控制模块，以及给他们供电的电源管理部分，模块高度精简化、小型化，能实现鱼探仪接收电路的完整功能。

其中，换能器接收信号传输至调理采集模块对信号进行调理采集，调理采集模块的增益控制、采集板AD转换等控制指令由数字控制模块给出；

电源管理模块对调理采集模块和数字控制模块进行供电。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种小型化鱼探仪接收电路，包括换能器、调理采集模块、数字控制模块、电源管理模块和上位机信号处理模块，其特征在于：

所述换能器接收信号，换能器接收信号传输至调理采集模块对信号进行调理采集，调理采集模块的增益控制、采集板AD转换等控制指令由数字控制模块给出；

电源管理模块对调理采集模块和数字控制模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种小型化鱼探仪接收电路，其特征在于：所述调理采集模块电路负责接收来自接收换能器的微弱回波信号，完成放大、滤波和增益调节等一系列的模拟小信号预处理工作，使其输出信号的信噪比、幅度满足最佳采集要求，并通过AD芯片进行模数转换。

3.根据权利要求2所述的一种小型化鱼探仪接收电路，其特征在于：所述调理采集模块的信号调理电路由固定增益放大、带通滤波和压控增益放大三部分组成，其中固定增益放大电路紧贴换能器放置，通过短电缆与换能器连接，其主要功能是阻抗变换及前级固定增益放大；

带通滤波电路对信号进行频率选择，抑制带外噪声；

4.根据权利要求1所述的一种小型化鱼探仪接收电路，其特征在于：所述数字控制模块主控制器选用XILINX ZYNQ系列，同时包含ARM与FPGA的SOC，ARM侧主要运行管理软件，常用配置信息存储于EEPROM中，外设包括EEPROM、DDR3、FLASH以及系统晶振和看门狗，FPGA侧主要实现对调理采集模块AD采样得到的数据的LVDS接收处理，并将采样数据打包通过以太网上传，外接有以太网PHY芯片，接口包括用来下载程序的JTAG和调试串口。

5.根据权利要求4所述的一种小型化鱼探仪接收电路，其特征在于：所述数字控制模块主控制器负责整个接收电路与上位机的通讯，两者之间通过千百兆自适应网口互连，配置信息(增益配置、滤波电路及ADC配置)和控制信息由上位机通过TCP/IP协议传输到主控制器，再通过SPI总线方式实现对调理采集模块的实时配置，同时调理采集模块的实时状态信息也可传输到上位机，从而实现对接收电路各个模块的实时监控。