多通道水声同步光纤采集存储系统设计.pdf

《多通道水声同步光纤采集存储系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、山西电子技术通信技术2014年第4期文章编号：1674—4578(2014)04—0070-02多通道水声同步光纤采集存储系统设计聂杨，姚君(中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西桂林541004)摘要：介绍了一种水声信号采集存储系统，该采集存储系统水下将8路水声模拟信号进行同步A／D采样，然后复用成1路高速数字信号，通过一根光纤远距离传输到岸上的上位机，上位机可以实现数据的实时存储和波形显示功能。该水声同步采集系统通过光纤作为传输介质，传输距离远，抗干扰能力强；可用于港口、海上钻井平台和石油码头等设施的安全防范及信息采集。关键词：水声；同步采集；光纤传输中图分类号：TN929

2、．3；TN929．11文献标识码：A随着国内对海洋资源探测加大投入力度，水下各种探测率可达250ksps。芯片每个通道都配有跟踪保持电路，保设备、管线交错复杂。水下传感信号的采集传输是构成水下证了每个通道的同时采样。该芯片每路AD输入范围为0V～安全防卫系统的重要组成部分⋯。本设计可以将8路水声+5V，输入阻抗高达1Gn。A／D转换器时序图如图2所示。模拟信号A／D采样后用一根光纤传输到岸上的上位机进行SAMPLE+存储和实时波形显示，便于分析水下情况。1系统组成P号[==二多通道水声同步光纤采集系统采用上位机和下位机模．一式，上位机放置在岸上，用于光电变换和信号存储分析；下位西

3、一二机放置在水里面，负责将8路水听器的模拟信号进行同步采集和电光变换。上位机和下位机之间用一根光纤进行连接，可以将水下的信息实时传输到岸上进行存储和分析。叩。———生——————————————————_1i0r-112硬件设计2．1下位机设计图2MAX11049时序图下位机位于海底，要求体积小、重量轻，还要便于密封。由MAX11049时序图可知，需要有CONVST、EOC、CS、同时由于工作在海底，对设备供电非常困难，需要将下位机RD等控制信号，这些信号可以由价格便宜的FPGA来实现，的功耗设计到最低，因此在器件选择时尽量选择低功耗器并且实现方法简单。FPGA输出的CONVST

4、信号为低电平件，同时电源部分采用DC／DC，尽量降低功率损耗和发热。时MAX11049芯片内部的8个通道同时对外部输入的模拟下位机原理框图如图1所示。信号进行采集，当CONVST信号从低电平变为高电平时进行———●Ch2DBl：抽样，然后进行编码转换，当转换完成后EOC信号从高电平———_．Ch3p———+DB15变为低电平，FPGA将cs信号置低，并输出8个RD时钟来读Ch4～滤波A，D，EOC：Ch5放大C0NVsT—FPGA取芯片内部经过转换后的8通道数据，在读数据的同时A／DCh6：WRCh7，：CS转换器又开始新一轮的采集，周而复始，实现对外部水听器Ch8：RD一模拟信

5、号的连续采集。图1下位机原理框图FPGA读第一个时钟低电平读出的16位并行数据为通8路水听器的模拟信号经过滤波放大后进入A／D变换道1经过采样后的数据，第2个时钟低电平读出的l6位并器的8个输入通道，FPGA控制A／D变换器的工作时序，并行数据为通道2经过采样后的数据，依次类推。FPGA读出将A／D采样后的l6位并行数据读出，然后进行复用和8B／数据后将数据存入FIFO中，然后读完8个通道数据后将8l0编码，最后经过电光变换后变成1路光信号输出。通道的所有数据按照一定的帧结构进行打包，然后经过8B／A／D转换器采用MAXIM公司的MAX11049芯片，该芯10B编码后进行并／串转

6、换输出1路高速的数字串行数据，片具有8个通道的A／D转换器，采样位数为16bit，采样速该高速数据经过电／光转换电路将电信号变成光信号在光纤收稿日期：2014—05—26作者简介：聂杨(1980一)，男，重庆长寿人，工程师，大学本科，研究方向：主要从事光纤通信技术研究。第4期聂杨，等：多通道水声同步光纤采集存储系统设计71中进行传输。QuartusII软件自带的Qsys来设计。Ahera提供了丰富的IP由于下位机是工作在海里，本采集存储系统采用光电混核，通过Avalon总线连接成一个完整的系统，可以大大缩短合缆从岸上将高压直流电传输到下位机，下位机再用DC／开发周期。DC转换出设

7、备所需的+5V和+3．3V电源。本设计采用3上位机软件设计的是德州仪器(TI)公司的LM5015芯片，该芯片输入电压范上位机软件由前台显示软件和后台数据库组成，前台显围宽，从4．25V～75V均可，输出电压范围在1．26V一37V，示软件基于MicrosoftVisualC++开发平台和WindowsXP输出电流可达1．4A，完全满足本设计的要求J。LM5015操作系统，全图形界面，使用方便，可以实时显示8路数据的的原理图如图3所示。模拟波形；后台数据库采用SQLServer进行