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1、分炎号：UDC ；Y3 3 S 霪3 S密缬：躺学；一工学硕学位论文便携式浅水多波束测深系统及莫模拟电 路设计硕士研究生：位| 嫦攒浮教蘩：稔藜蕊羲撬学位级别：工学颁：七学辩、专鼗；逶信与信惠系绕所在单位：水声工程学院论文霾交嚣鹚：2 0 瓣霉巷嚣论文答辩日期：2 0 0 6 年6 月掌霞疆予单位：咯容滨= 程大学窒玺篓兰堡奎耋璧圭兰堡丝耋；摘要多波束条带测涤仪是一种具有高测量效率、嵩测量精度、筒分辨率的海底地形测量设备，特别适合于大面积的扫海测量作业。随着科学技术的进步和市场霰求的变化，测深 炙弱小型化戆发器已经戏为当藏该领域翦趋势。本文是在我国第一代多波束条带测深仪技术的基础上，对铡深仪小
2、型化进行研究。本文懿主要研究任务是设计浅承多波寒条带渊滚仪系统方嶷，包括了系统设计的前期工 乍( 相关信息的调研和熬理) ，浅水多波束条带测深仪系统的工作原理研究，熬体方案的设计过程，系统声性能指标的计算，并对系统核心技术避行了分孝蘑研究。实瑷了测深系绞发射分枫秘接收分掘稳其毡模拟帮分的舆律电路。最后讨论了系统硬件设计的若干闯避，并对系统的改进提出了一些个人的想法。本文设计了部分硬律王 乍平台，论文中详细奔绥了应用电阻楣移网络设计的接收分机，并对模拟波策形成作了掇高灵活性的改进。同时，使用功率运算放大器设计了1 6 路发射分机，并对系统整体结构的设计及其各项性能进 亍了研究，针对系统一些重点部
3、分设计了多秘方案，本文的工 乍为浅承多波束条带溯深仪进一步的研制工作打下了基础。关键谰：多波束测深；能量中心；波泵形成；声纳方程；接收枫；发射机声基阵坠玺鎏三堡奎茎璧圭耋堡鎏兰A b s t r a c tM u n i - b e 锄s w a lb a 七b y m e t e ri sas e a f l o o rm 印p i n ge qu j p m e n tw h j c hh a sh i 出e m c i e n c yo fm e a s u r i n 岛h i g hp r e c i s i o no fm e 嬲u r i n g ，t l i g hr e s
4、o l u t i o no fm e a s l l r i “g nm sf o rw i d es w e e pm a p p i n ge s p e c i a l l HW i 血t h ed e v e l o p i n go fs c i e n c e & t e c h n 0 1 0 9 ya 1 1 dt h ec h a n g i n go fm a r k e td e m a n d ，t l l eb 拙瑚e t e rh a sa 王r e a d yb e c o m e 血e 仃e n do fm i sf i e J da tp r e s e n
5、 tt ot h ed e v e i o p m e n to fI I l i I l i a t u r i z a 埴o n T h ep a p e ri so nt h eb a s i so ff i r s tm 脚d b e 砌s w a mb a t b y m e t e ro fo u rc o u n h y ，c a H yo nr e s e a r c hm i 碰a t u f i z a 石o no f b a 亡h y m e t e rI n 血ep 印e 廿1 em a i nt a s ki st h ed e s i g no fs h a l l
6、 o ww a t e rm u l t i _ b e a ms w a mb a t h y m e t e rs y s t e m ni n c l u d e sm e 曲a r yw o r ko f8 y s t 锄d e s i g n 皿q u i 叮a J l dn e a t e nr e l a d V ei n j o n n a t i o n ) ，t h er e s e a r c ho fp r i n c i p i u mo fs h a l l o ww a t e rm u l t i _ b e a I ns w a t hb a 血y m e t
7、 e rs y s t e m ，t h ed e s i g no fw h o l es y s t e m ，t t l ec a l c u l a t i n go fp e r f b r I n a I l c e s i n d e x e sa n dt h ea I l a l y s i sa n dr e s e a f c ho fs y s t e m sk e yt e c l l I l o l o g y 1 1 l ed e t 枷e da 1 1 0 1 0 9c i r c u 旭o ft r 锄s m m e r 如dr e c e i v e To
8、fs h a l l o ww a t e rm u l d _ b e a ms w a t l lb a m y m e t e rs y s t e mw e r er e a l i z e d A “a s t ，p r o b l e m sa b o u th a r d w a r ed e s i g nw e r ed i s c u s s e da n ds o m ep e r s o n a li d e a sa b o u th o wt oi m p m v et h i ss y s t e mw e r ep r o m o t e d I nt h i
9、sp a p e Lp l a 竹b n no fp a r t i a lh a r d w a r ew a sd e s i g n e d ，s u br e c e i v e rc o m p o s e db yr e s i s t a n c e - p h a s e - s l l i Rn e t w o r kw a si n 打o d u c e di nd e t a i l sa n dm ef l e x i b i l i t yo f a n a l o gb e 砌一f o I I n i n gw a si m p r o v e d A c 血es
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12、e i v e r ；t r a n s m m e r a c o u s c i ca r r a y哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者( 签字) ：日期：年月日窒垒鎏兰堡奎兰堡塞耋堡篁耋1 1 课题背景第1 章绪论在我铜这个蕊簸篷爨星球一妻，海洋装潇蕃广漏的空阀露巨
13、大瓣资漂，对于人类的生存和发糯至关重要。特别是在当今世界经济、科技高速发展，陆地资源减少，人口增加、环境恶化的情况下，世人对海洋的关注达到了前所赤有瓣舞度。占逮球嚣获7 l 骘戆海洋，生铙资源总量褰遮4 0 0 8 亿睫，生物物种选1 8 万种之多，是陆地物种的3 倍。海洋的意义当然不只与此：海洋经济是我阁国民经济的重要组成部分。在科学研究方面，科学技术是国家参与虽强竞夸辘力的重要标志，迫楚海洋秀发豹基礁弱动力。海洋是科技运用的重要领域。利用海洋高新技术对天然气水含物、深海矿物、生物资源、深海生物基因等新型海洋资源的开发研究，是目前海洋科学研究的热点。海洋赫搽获取粒瓷辩无疑瞧可用于军事镶域，事
14、关垂家海洋潮安全。在某种意义上说，海洋竞争，包括维护海洋权益的竞争，就是海洋高新科学技术的竞争。111 人类对海洋的勘测舄开发人类用科学方法进行海洋科学考察邑有l o O 余年的历史，而大规模、系统迪辩懿界海洋遵行考察期筏宥3 0 年左右。现代海洋探溅着重予海洋资源静应用和开发，探测石油资源的储量、分布和利用前景，监测海洋环境的变化过程及獒规律。海洋地质调查期技术手段主要有：利用人造卫星静航和全球定位系缝( G P s ) ，璐及无线电静虢系统来确定谪查貉或麓涮点在海二酶位置；利用回声测深仪，多波束回声测深仪测量水深和探测海底地形地貌等。多种海洋勘测手段当中，海洋科学调焱船担负着调蠢海洋、研究
15、海洋魄责任，怒稳翊帮开发海洋资源静先锋。据统计，7 0 年代初全毽葬憨共有科学考察船8 0 0 多艘，1 0 年后就猛增到1 6 0 0 艘，大型海洋调查船可对全球海洋进行综合调查，它的稳性和适航性能好，能够经受住大风大浪的袭击。船上垦玺鎏三堡奎兰鎏：i 茎堡篁圣先进的瓤电设蔷、导靛设备、通讯系统等，能够长对闻坚持在海上避行调查研究，以适应各种海洋调查作业的需要。 + 2 枣鍪往浅承多波寨系统漂毯错窕懿意义1 1 2 1 在海洋作业方面的意义海底地形测鬣是海上交通运输、航道硫浚、海底电缆铺设和海底施工等海洋工程所必须的作业步骤。根据大陆槊界线委员会制定的技术指南，按自然延馋器女l 提出大隧絮要
16、求，必颓拄至大陵透缘，镪攥大睦坡坡麓转摄点、大陆坡坡底区域、2 5 0 0 米等深线、1 沉积岩厚度等，至少需要5 种证据：单波束回声测深数据、多波束回声测深数据、测深侧扫声纳测量数据、相干侧扫声续测量数据差辩地震反冀重缛囊鲮溅深数摆。年代，中国麸謦辫g ；进了8套多波柬测深系统，运用于最新的海洋勘测，对争议隰进行了地质地球物理调查，获取了划界谈判必不可少的资料。然而，中国目前的勘查工作还不能完全满足其管辖海域海洋资澈开发积孛谚癸大睦架弱簧隶。11 2 2 在在民用方面的意义畿毽不翟有广滔豹海洋鞭主，内陆麓大小濒泊、海流圈撵蹩我国静宝爨水利资源。水位的提供是水深测量的必要组成部分，目前中国海枣局管辖的固定水文站有1 0 余座。利用自行研制的水位自动测报系统，实现水位站水文资辩懿螽动证采集，为港霜靛遴溅量提供及露、准确麓隶位资辩。我国静三峡工程明渠截流任务中也投入使用了s e a B 砒9 0 0 1 s 多波束测深及前视声纳系统，取得了良好的效果。弱藩我蓬开发宠藏了并
