[发明专利]一种多普勒计程仪检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种多普勒计程仪检测装置。

背景技术

多普勒计程仪是一种高精度的测速和计算航程的声呐设备，目前在军用及民用导航领域都有广泛的应用。多普勒计程仪利用发射的声波和接收的水底反射波之间的多普勒频移测量船舶相对于水底的航速和累计航程。这种计程仪准确性好，灵敏度高，可测纵向和横向速度，但价格昂贵。主要用于巨型船舶在狭水道航行、进出港、靠离码头时提供船舶纵向和横向运动的精确数据。多普勒计程仪受作用深度限制，超过数百米时，只能利用水层中的水团质点作反射层，变成对水计程仪。

相控阵技术的引人避免了不同环境下的声速补偿，大大地减小了基阵的尺寸。在相控阵多普勒计程仪正式使用前，需要进行一系列实验和测试以确定其工作状态，一般包括水池测试和航行实验，耗时长久并且成本高昂，延长了计程仪的开发周期。相控阵多普勒计程仪常采用詹纳斯配置进行安放，换能器同时在前后左右4个方向以一定的波束倾角向海底发射声信号，形成发射波束,相控阵换能器接收到的海底回波信号是8路包络相位相差π/2的调幅信号，计程仪对该信号进行波束形成及测频运算最终解算出载体的运动速度。因此，要对计程仪进行功能性测试，必须为其提供已知参数的海底回波信号。

发明内容

本发明的目的是针对在相控阵多普勒计程仪正式使用前需要进行一系列实验和测试以确定其工作状态、耗时长久、成本高昂的问题，设计了一种多普勒计程仪检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

多普勒计程仪检测装置由信号处理模块、信号接收采集模块、信号发生模块以及串口通信模块等部分构成。DSP通过多通道缓冲串口控制ADC采集计程仪的发射信号，并对采集结果进行处理以获取其发射脉宽和信号的平均幅度等信息，同时根据工作人员经串1：1下传的速度、深度等控制参数进行相应的波形配置工作，最后经由DDS芯片控制产生调幅信号。

所述的信号处理模块是DSP最小系统电路，主要负责维护DSP的正常运行及完成相应的软件调试工作。

所述的信号采集模块包括信号调理电路和一块模数转换芯片ADS8361，DSP通过多通道缓冲串口(McB—SP)为ADC提供所需要的采样控制信号。

所述的信号发生模块主要是DDS芯片AD9959及其外围电路。系统利用AD9959从原理上模拟产生海底回波信号，DSP以复用的方式通过2个McBSP接口实现对4片DDS的控制。

所述的串口通信模块包含一块串并转换芯片及相应的电平转换电路，负责完成DSP与上位机之间的通信工作。

本发明的有益效果是：

以c55x系列DSP为数字信号处理中心，利用直接数字频率合成技术设计了一套相控阵多普勒计程仪的新型测试装置。该装置能够在实验室的环境下对多普勒计程仪进行功能性测试和精度测试，操作简单、测试方便、易于携带，代替了繁杂的水池测试和航行实验，降低了实验成本，缩短了设备的开发周期，更可用于多普勒计程仪的定期维护。经过多次实验验证，该测试装置各部分工作状态良好，输出信号稳定、可靠，完成了预期的设计目标。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是统硬件框图。

图2是软件工作流程。

具体实施方式

如图1所示，多普勒计程仪检测装置由信号处理模块、信号接收采集模块、信号发生模块以及串口通信模块等部分构成。测试装置以TI公司生产的c55x系列DSP为数字信号处理中心，利用直接数字频率合成技术(DDS，Direct Digital Synthesizer)产生模拟的海底回波信号，工作人员可通过串口设置回波信号的各项参数。DSP通过多通道缓冲串口控制ADC采集计程仪的发射信号，并对采集结果进行处理以获取其发射脉宽和信号的平均幅度等信息，同时根据工作人员经串1：1下传的速度、深度等控制参数进行相应的波形配置工作，最后经由DDS芯片控制产生调幅信号。信号处理模块是DSP最小系统电路，主要负责维护DSP的正常运行及完成相应的软件调试工作。信号采集模块包括信号调理电路和一块模数转换芯片ADS8361，DSP通过多通道缓冲串口(McB—SP)为ADC提供所需要的采样控制信号。信号发生模块主要是DDS芯片AD9959及其外围电路。系统利用AD9959从原理上模拟产生海底回波信号，DSP以复用的方式通过2个McBSP接口实现对4片DDS的控制。串口通信模块包含一块串并转换芯片及相应的电平转换电路，负责完成DSP与上位机之间的通信工作。

如图2所示，系统软件主要包括系统的初始化、信号的采集和实时处理、控制参数的接收和波形配置、延时以及信号发射等测试装置上电后，开始系统的初始化，随后系统进入常规工作状态，DSP同时完成信号的采集处理和波形控制参数的接收工作。在信号采集过程中，需要进行检波和有效性判决以确定发射信号脉宽并排除尖峰脉冲的干扰。DSP在确认信号采集完成后，将根据工作人员通过串口下传的控制参数进行波形配置，同时开始延时控制以模拟水深；延时完成以后，DSP将使能DDS芯片产生模拟的海底回波信号；当输出的信号长度满足脉宽要求时，DSP终止DDS的信号输出，并回到信号采集状态，等待着计程仪的下一工作周期和工作人员进行新的参数配置。系统的软件程序由汇编语言和C语言混合编写。在系统硬件调试和软件编写完成以后，将软件程序烧录到EEPROM芯片中，完成整个测试装置的设计。