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基于LabVIEW的参量阵测试系统设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-08-07 11:14:09



    输入信号通过运放PA85后,功率得到提高,但输出的电流较小。为了得到较高的输出电流,在PA85的输出端接人由Q1,Q2,Q3和Q4组成的互补对称式放大器,提升运放PA85的输出电流。另外,二极管D1和D2构成的保护电路,不但能限制PA85输入差分电压低于输入晶体管基极一发射极的反向击穿电压,而且还能起到限制输入瞬时电流的作用。
2.3 信号接收电路设计
    信号接收电路主要包括前端放大电路、带通滤波电路和末级放大电路,并为换能器接收阵中的四个传声器提供电源,如图5所示。

    前端放大电路采用低功耗、高增益和高可靠性等优点的LM324集成运放。该电路实现四路回波接收信号的相加及其放大功能。带通滤波器由高阻抗运算放大器 (TL082)和RC阻容元件构成,不但起到带通滤波器的作用,而且具有放大的功能。末级放大电路采用典型的反相放大电路的结构,并通过调节电位器来改变电路的增益,使接收电路的输出幅值满足数据采集卡的输入要求。

3 系统LabVIEW软件设计
    基于LabVIEW开发工具的软件系统的前面板如图6所示,可以即时显示输入信号、SSB输出信号以及接收回来的信号,并保存数据供进一步信号处理,如频谱分析等。

    程序设计中需要注意的是:
    由于信号发射后,碰到障碍物将反射回来,因此每次发射信号的持续时间不能太长,否则接收的信号与发射的信号会发生混叠,相互干扰,具体持续时间可根据换能器发射阵与障碍物之间的距离来确定;
    实验过程中,发射的超声的功率比较大,实验过程不能持续太长,否则对人身体产生影响,因此每次接收回来的数据最好以文件的形式保存下来,供后续处理,如频谱分析等。

4 结 语
    设计的系统以LabVIEW软件为平台,与传统系统相比,系统电路得到大大简化,而且输入及载波信号可调,提高了系统的使用效能,更能全面地对声学参量阵进行测试。实验过程中,当输入信号为5 kHz、载波频率为85 kHz时,在障碍物处能够听到声响,系统也接收到回波信号。也就是说,系统发射的载波调制信号能够在空气中自解调,形成差频信号,而且系统还能实现回波信号的接收,从而证明该系统设计是可行的。
    但是该系统还是存在参量换能器的转换效率低,系统作用距离不长等弊病。因此下一步将从参量阵基本理论下手,通过优化电路,改进换能器阵及信号失真预处理算法等手段,探索提高转换效率、增大系统的作用距离等的有效方法,使其能更好地应用于水声探测等领域。

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