某水声测距定位系统信号控制处理方法探析＊

陈东宾

（海军驻温州地区军事代表室 舟山 316000）

1 引言

能把两种不同形式的能量进行互相转换的器件称为换能器。水声信号的发射与接收是由水声换能器实现的，在水声设备中多数采用电—声转换，因为这种转换方式最便于人工控制。水声换能器是指能将电能和声能进行相互转换的装置，它利用晶体（石英或酒石酸钾钠）、压电陶瓷（钛酸钡和锆钛酸铅）等的压电效应和铁镍合金的磁致伸缩效应来进行工作。所谓压电效应，是把晶体按一定方向切成薄片，并在晶体薄片上施加压力，在它的两端面上会分别产生正电荷和负电荷。反之在晶体薄片上施加拉伸力时，它的两个端面上就会产生与加压力时相反的电荷。电致伸缩效应，即在晶体的两个端面上施加交变电压，晶体就会产生相应的机械变形，引起周围水介质产生周期性震动，并最终形成声波。通过这两种方式，水声换能器得以实现水声信号的发射与接受功能［1～2］。

2 发射信号的调制放大

为实现同步测距，系统在原理上采用两个GPS时钟分别接到信号发射端与接收端，并同时发出时钟信号，通过测量两路信号到达接收端的时间差，最终得到两端之间的距离。

2.1 发射信号的调制

由于时钟本身发出的秒脉冲信号频率较低，不能在水中传输，因此系统利用单片机芯片内部时钟电路产生的高频信号作为载体。该内部时钟电路实际是由高增益反向放大器、石英晶体振荡器和微调电容构成的稳定自激振荡器，它可以不断产生固定频率的高频脉冲信号［3］，再经单片机芯片逻辑变换后交替输出两路低电平。……