基于FPGA的低噪声高保真数字水听器设计

• 作者: 龚泯宇 郭世旭 田皓文 张建渊
• 来源期刊: 传感技术学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 水声传感器 低噪声 高保真 数字均衡算法
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 传感器研究|Research on Sensors
• 页码范围: 162-170
• 页数: 9页
• 分类号: O427.9
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2022.02.004

摘要

为满足水下微弱声信号的检测需求,并针对现有水听器通带内灵敏度起伏较大的问题,设计了一款新型的集水声数据采集、传输、存储为一体的低噪声、高保真数字水听器.通过对关键器件的选型和电路设计实现了系统的低噪声、高采样精度和高动态范围.采用低功耗的FPGA作为逻辑控制芯片实现了水声信号的采集、传输和存储之间时序控制.基于FPGA并行结构和专用的硬件资源,运用数字均衡算法实现了通带内灵敏度的修正.实验测试表明,在不同的放大倍数下,数字水听器的采样误差均小于1％,在50 kHz测量带宽内,带内噪声小于10μVrms,动态范围为118 dB,综合性能优于现有的数字水听器,经数字均衡算法修正后水听器灵敏度基本维持在-191.5 dB附近,浮动小于±0.8 dB.