實(shí)驗(yàn)名稱：基于多通道接收和發(fā)射的水聲通信機(jī)
研究方向：水聲通信
測試設(shè)備：數(shù)模轉(zhuǎn)化器、ata-ml180水聲功率放大器模塊、示波器、接收換能器、發(fā)射換能器等。
圖：實(shí)驗(yàn)原理
一、發(fā)射機(jī)的雙通道發(fā)送實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)過程：利用matlab軟件生成波形數(shù)據(jù)，即產(chǎn)生16位寬度的12kh正弦波的波形數(shù)據(jù)，接著把該波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成mif文件?？梢酝ㄟ^fpga序利用mif文件將波形數(shù)據(jù)輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac8814中，來產(chǎn)生實(shí)際的12khz正弦波波形。該模擬波形再經(jīng)過ata-ml180水聲率放大器模塊與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)放大，最終在水聲換能器中轉(zhuǎn)化成聲音信號。把發(fā)射機(jī)通道1和通道2同時(shí)連接到水聲換能器，再用示波器分別觀察兩個(gè)通道的輸出信號，以驗(yàn)證雙通道發(fā)射的功能并測量最大功率。
圖：發(fā)射機(jī)雙通道輸出信號結(jié)果圖
二、接收機(jī)通道增益測試：
實(shí)驗(yàn)過程：設(shè)置信號發(fā)生器分別輸出9khz、12khz及15khz的正弦波信號且峰峰值都為10mvpp。同時(shí)將接收增益設(shè)置為4db，再分別測量這三個(gè)頻點(diǎn)的輸出信號的峰峰值和頻率。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)接收機(jī)的接收通道放大倍數(shù)保持不變時(shí)，分別讓輸入信號的頻率為9khz、12khz及15khz，其輸出結(jié)果可見下圖5-6。對示波器所顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察接收機(jī)的輸出信號分別為9khz下728mvpp12khz下928mvpp及15khz下840mvpp。它們相應(yīng)的增益分別為37.24db、39.35db和38.48db，帶內(nèi)增益波動(dòng)小于3db，滿足設(shè)計(jì)要求。
圖：接收機(jī)的輸出信號結(jié)果圖
三、接收機(jī)的八通道采集數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)過程：為了驗(yàn)證接收機(jī)八通道采集數(shù)據(jù)的功能，首先讓信號發(fā)生器輸出頻率為12khz的正弦波，并將輸出連接至接收機(jī)的八個(gè)通道。隨后，接收機(jī)將模擬波形變換為16位寬度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。此時(shí)，設(shè)置接收機(jī)的采樣率為96khz，其對12khz的正弦波進(jìn)行采樣，每個(gè)周期8個(gè)點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)被fpga所采集，fpga再通過串口把八個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上。最后，借助matlab軟件對八個(gè)通道數(shù)據(jù)進(jìn)行畫圖并分析，進(jìn)而驗(yàn)證接收機(jī)八通道采集數(shù)據(jù)的功能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通道1數(shù)據(jù)見圖5-8a)，該據(jù)形顯為正每個(gè)周期的點(diǎn)數(shù)為8個(gè)點(diǎn)。至于接收機(jī)的八通道同步采樣數(shù)據(jù)如圖5-8b)所示，可以看到八個(gè)通道的波形都為正弦波，波形非常相似，且頻率都為12khz，符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，接收機(jī)是支持八通道同步采樣的功能。
四、水聲通信機(jī)功耗測試：
實(shí)驗(yàn)過程：將水聲通信機(jī)接入24v的直流電壓。且讓水聲通信機(jī)處于不同模式下，分別記錄直流電源儀器上的電流和功耗大小。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：水聲通信機(jī)在進(jìn)入值班模式后，分別對兩級測電路進(jìn)行測量如圖5-10a)所示，第一級檢測電路的功耗為96mw。如圖5-10b)所示，第二級檢測電路的輸出功率顯示為0mw，這是由于輸出電流小于1ma，致使直流電源的輸出功率無法顯示。因此采用電流表進(jìn)行測量。其電流值見圖5-10e)，為075ma，將其乘以輸入電壓24v可得功耗大小為18mw。因此，第二級檢測電路的功耗約為第一級的五分之一，進(jìn)而驗(yàn)證二級值班電路的低功耗優(yōu)勢。
2、水聲通信機(jī)在進(jìn)入發(fā)送模式后。如圖5-10c)所示，輸出電流為0.111a，功耗大小為2.664w。
3、水聲通信機(jī)在進(jìn)入接收模式后。如圖5-10d)所示，輸出電流為0.208a，功耗大小為4.992w。
綜上，從電源儀器和電流表的測量結(jié)果中，可知二級值班電路的功耗非常低，低至18mw，僅約為一級值班電路的五分之一，可以很好地滿足低功耗設(shè)計(jì)的要求。至于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的功耗，可以采取優(yōu)化控制和切換等方式進(jìn)行減小。
安泰ata-ml100系列水聲功率放大器模塊：
圖：ata-ml系列水聲功率放大器模塊指標(biāo)參數(shù)
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