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原文传递基于声呐测距的多通道内河船舶吃水深度检测系统

论文题名：	基于声呐测距的多通道内河船舶吃水深度检测系统
关键词：	内河船舶;吃水深度检测;声呐测距;回波信号;分时接收
摘要：	随着浙江省水运业的快速发展，水上交通运输繁忙，船舶搁浅等水上交通事故频繁发生。当吃水深度较大的船舶经过较浅险的河段时，一旦发生搁浅就会严重阻碍其它船舶的水上运输。传统的船舶吃水深度检测方法检测效率较低，测量精度较差，降低了水上管理部门对水上交通的治理效率。因此迫切需要一种新型的船舶吃水深度检测系统，能够自动对行驶的船舶进行吃水深度检测，提高测量精度，帮助水运业管理部门进行水上交通的有效管理。　　现阶段的工业测深仪多为双通道测深仪，若利用市售的双通道测深仪来搭建多通道船舶吃水深度检测系统，多个测深仪同时工作时，各声呐探头之间的回波干扰现象严重，致使测深仪中不能进行精确的距离计算，导致测距失败。基于以上问题，本文提出了一种基于声呐测距的多通道内河船舶吃水深度检测系统。检测系统中采用声呐测距的原理进行内河船舶的吃水深度检测，利用水底安装法，将声呐探头线阵放置于测量水域河床底部，降低了检测装置受人为因素的影响程度。检测系统中的多个声呐检测通道之间采用分时复用的原理进行轮询检测，消除了多个声呐检测通道同时工作时的回波干扰问题。多通道检测系统利用LabVIEW编写上位机的控制界面，使得测量结果显示直观。　　本多通道检测系统包括硬件设备与上位机控制软件两部分。硬件设备包括声呐信号发射与接收调理电路以及NI sbRIO-9637嵌入式计算机。声呐信号发射与接收调理电路包括功率放大电路、收发转换电路、带通滤波电路、后级放大电路四部分，主要用于对声呐信号进行功率放大以及对回波信号进行滤波放大等处理。NI sbRIO-9637嵌入式计算机通过以太网与PC上位机连接，上位机软件通过驱动嵌入式计算机上的八路数字输出I/O引脚以及八路模拟输入I/O引脚，来实现八路声呐信号的分时发射与八路回波信号的分时接收。　　上位机软件分为声呐信号的分时发射算法、回波信号的分时接收算法以及船舶吃水深度计算三个部分。声呐信号的分时发射算法用于驱动嵌入式计算机上的八路数字 I/O口轮流输出200KHz的声呐信号；回波信号分时接收算法用于驱动嵌入式计算机上的八路模拟I/O口轮流接收对应检测通道的回波信号；船舶吃水深度检测计算算法利用回波信号中的一次回波信号结合渡越时间法[1]，计算船舶的最大吃水深度值。　　最后通过将硬件设备与上位机软件进行联合调试，对多通道检测系统的测距精度、回波干扰问题以及系统检测时间进行实验研究。实验结果表明：该多通道内河船舶吃水深度检测系统在水深为3.5m的运河水域，测距误差小于4％，水下最小探测距离小于35cm，该方案切实可行，具有一定的推广应用价值。
作者：	居艳
专业：	电子与通信工程
导师：	骆懿
授予学位：	硕士
授予学位单位：	杭州电子科技大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文