CN204854953U - 一种水声信号记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水声信号记录仪，其包括信号调理电路、低通滤波电路、模数转换电路、FPGA芯片、SD卡、按键及MSP430系列的单片机；信号调理电路的信号输入端接收置于海洋中的水声换能器实时获取的水声信号，信号调理电路的信号输出端传输放大后的水声信号给低通滤波电路的信号输入端，低通滤波电路的信号输出端传输滤波后的水声信号给模数转换电路的信号输入端，单片机的参数输出端传输由按键输入的AD采样的位数、频率和点数给FPGA芯片的参数输入端，FPGA芯片控制模数转换电路采样滤波后的水声信号，模数转换电路的信号输出端传输数字形式的水声信号给FPGA芯片的信号输入端，FPGA芯片存储数字形式的水声信号到SD卡中；优点是采集精度可调，组成简单、便携。

Description

一种水声信号记录仪

技术领域

本实用新型涉及一种水声信号处理设备，尤其是涉及一种水声信号记录仪。

背景技术

在全球资源日显匮乏的今天，人们不约而同地把目光聚焦到海洋。随着世界经济发展的需求，海洋资源开发、能源利用等现代海洋高新技术的研究已成为世界新科技革命的主要领域之一。中国是一个海洋大国，海洋为我国社会经济可持续发展提供了有力的保证，为了更好的利用海洋资源、保护海洋环境，就必须对海洋进行调查、监测和研究，而海洋仪器是完成这项工作的有力工具。在海洋探索与海洋资源开发中，海洋信息的实时性直接关系到人类从事海洋活动的方式/计划，因此获取准确、实时的海洋信息资料，不断充实海洋信息数据库，对加速国民经济增长和国防建设具有重要意义。

在海洋环境中，由于海洋介质的特殊性，光和电磁波易被水介质快速吸收，因此利用光和电磁波获取海洋信息时，传播距离受到极大的限制。目前己知的唯一能在海洋中有效实现远距离海洋信息传递的载体是声波，水声信号已成为公认的水下信息载体。

水声信号记录仪是一种采集水声信号并保存的海洋信息获取工具，其能够灵活应用于海洋科研探索、能够记录海洋环境及水文参数的水声信息。水声信号记录仪能够完成海洋现场的实时水声信号的记录，便于事后进行详尽的分析。早期国内使用的水声信号记录仪是磁带式记录仪，其最大的优点是模拟记录，理论上不损失任何水声信息。目前基本使用数字记录式的水声信号记录仪，但随着海洋高新技术的应用需求不断提高，对数字记录式的水声信号记录仪的便携性及记录精度要求也越来越高，目前国内的数字记录式的水声信号记录仪虽然种类多种，但大部分组成复杂、体积大，且采集精度固定。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采集精度可调，且组成简单、便携的水声信号记录仪。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种水声信号记录仪，其特征在于包括信号调理电路、低通滤波电路、模数转换电路、FPGA芯片、SD卡、按键及MSP430系列的单片机，所述的FPGA芯片与所述的SD卡连接，所述的按键与所述的单片机连接；所述的信号调理电路的信号输入端接收设置于海洋中的水声换能器实时获取的水声信号，所述的信号调理电路的信号输出端传输放大后的水声信号给所述的低通滤波电路的信号输入端，所述的低通滤波电路的信号输出端传输滤波后的水声信号给所述的模数转换电路的信号输入端，所述的单片机的参数输出端传输由所述的按键输入的AD采样的位数、频率和点数给所述的FPGA芯片的参数输入端，所述的FPGA芯片控制所述的模数转换电路采样滤波后的水声信号，所述的模数转换电路的信号输出端传输数字形式的水声信号给所述的FPGA芯片的信号输入端，所述的FPGA芯片存储数字形式的水声信号到所述的SD卡中。

所述的单片机还连接有用于存储由所述的按键输入的AD采样的位数、频率和点数的Flash存储器。

所述的单片机还连接有用于显示由所述的按键输入的AD采样的位数、频率和点数的液晶显示器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1）该水声信号记录仪由信号调理电路、低通滤波电路、模数转换电路、FPGA芯片、SD卡、按键和单片机组成，不仅组成结构简单，而且可以将信号调理电路、低通滤波电路、模数转换电路、FPGA芯片、SD卡和单片机集成在一块板子上，体积小，便携；此外，AD采样的位数由按键输入，使得模数转换电路的采集精度可调。

2）采用微功耗的FPGA芯片控制模数转换电路进行水声信号的采样，可以减少外围电路的使用，从而可有效地提高该水声信号记录仪的工作稳定性，保障采样速度；FPGA芯片结合MSP430系列的单片机，可进一步地提高信号采集的灵活性。

3）采用的MSP430系列的单片机为低功耗的单片机，确保了该水声信号记录仪的低功耗，从而有效地延长了该水声信号记录仪的使用周期。

附图说明

图1为本实用新型的水声信号记录仪的组成结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种水声信号记录仪，如图所示，其包括信号调理电路1、低通滤波电路2、模数转换电路3、FPGA芯片4、SD卡5、按键6及MSP430系列的单片机7，信号调理电路1、低通滤波电路2、模数转换电路3、FPGA芯片4及MSP430系列的单片机7均由供电模块（图中未示出）供电，供电模块采用现有技术，FPGA芯片4与SD卡5连接，按键6与单片机7连接，单片机7还连接有用于存储由按键6输入的AD采样的位数、频率和点数的Flash存储器8及用于显示由按键6输入的AD采样的位数、频率和点数的液晶显示器9。信号调理电路1的信号输入端接收设置于海洋中的水声换能器实时获取的水声信号，信号调理电路1对接收到的水声信号进行放大处理，信号调理电路1的信号输出端传输放大后的水声信号给低通滤波电路2的信号输入端，低通滤波电路2对放大后的水声信号进行低通滤波处理，低通滤波电路2的信号输出端传输滤波后的水声信号给模数转换电路3的信号输入端，单片机7的参数输出端传输由按键6输入的AD采样的位数、频率和点数给FPGA芯片4的参数输入端，单片机7将按键6输入的AD采样的位数、频率和点数传输给液晶显示器9进行显示，并传输给Flash存储器8进行保存，FPGA芯片4根据AD采样的位数、频率和点数控制模数转换电路3采样滤波后的水声信号，模数转换电路3的信号输出端传输采样得到的数字形式的水声信号给FPGA芯片4的信号输入端，FPGA芯片4存储数字形式的水声信号到SD卡5中，在获得数字形式的水声信号后FPGA芯片4的消息输出端传输水声信号采集完毕的消息给单片机7的消息输入端，单片机7传输水声信号采集完毕的消息给液晶显示器9，由液晶显示器9进行显示，并根据水声信号采集完毕的消息停止工作。

在本实施例中，信号调理电路1、低通滤波电路2、模数转换电路3、SD卡5、按键6、Flash存储器8和液晶显示器9均采用现有技术；FPGA芯片4可采用现有的任意型号的FPGA芯片；单片机7可采用MSP430系列的任意型号的单片机，如采用型号为MSP430F149的单片机，该单片机的最大时钟频率为8MHz，指令周期为125ns，数据位宽为16位，并且有16位的硬件乘法器，该单片机具有多种低功耗模式，活动模式的功耗为280μA/MHz，待机时仅为1.6μA。

在本实施例中，FPGA芯片4的参数输入端为FPGA芯片4中的通用输入端，FPGA芯片4的消息输出端为FPGA芯片4中的通用输出端；单片机7的消息输入端为单片机7中的通用输入端，单片机7的参数输出端为单片机7中的通用输出端；FPGA芯片4控制模数转换电路3采样信号的过程采用现有技术。

Claims (3)

1.一种水声信号记录仪，其特征在于包括信号调理电路、低通滤波电路、模数转换电路、FPGA芯片、SD卡、按键及MSP430系列的单片机，所述的FPGA芯片与所述的SD卡连接，所述的按键与所述的单片机连接；所述的信号调理电路的信号输入端接收设置于海洋中的水声换能器实时获取的水声信号，所述的信号调理电路的信号输出端传输放大后的水声信号给所述的低通滤波电路的信号输入端，所述的低通滤波电路的信号输出端传输滤波后的水声信号给所述的模数转换电路的信号输入端，所述的单片机的参数输出端传输由所述的按键输入的AD采样的位数、频率和点数给所述的FPGA芯片的参数输入端，所述的FPGA芯片控制所述的模数转换电路采样滤波后的水声信号，所述的模数转换电路的信号输出端传输数字形式的水声信号给所述的FPGA芯片的信号输入端，所述的FPGA芯片存储数字形式的水声信号到所述的SD卡中。

2.根据权利要求1所述的一种水声信号记录仪，其特征在于所述的单片机还连接有用于存储由所述的按键输入的AD采样的位数、频率和点数的Flash存储器。

3.根据权利要求1或2所述的一种水声信号记录仪，其特征在于所述的单片机还连接有用于显示由所述的按键输入的AD采样的位数、频率和点数的液晶显示器。