水下声学信息处理综合实验设备
随着建设海洋强国战略的提出，目前水下信息领域越来越受到高校和科研所的关注，相关的人才也得到市场的青睐。很多高校现在都在建设水下声学的相关的实验室和专业，而这方面需要的实验设备却很缺乏，在市场很难买到成品，所以在这个背景下我们自制了水下声学信息综合处理实验设备。
水下声学信息综合处理实验设备主要的设计目标就是为水下声学信息与通信相关课程和专业提供实验条件，系统主要包括发送和接收两端相应的硬件和软件组成。发送硬件主要包括水声换能器模块、DA模块、功率放大模块;接收硬件包括水听器、数字采集模块;软件部分的设计按功能来分主要包括水声测量、水声信号处理、水下目标识别定位及水声通信四个部分。实验设备根据需要还可以配置升级旋转行走机械部分，用于配合某些需要运动情况下的测量工作。下面简要介绍实验设备功能：
(1)水下声学信息综合处理系统能够提供声学信号在水下的测量实验，通过改变发射声源的位置来帮助学生直观的认识和理解水下声学的传输基础，通过对换能器频响特性的测量帮助同学们了解水声换能器的技术参数和指标;为了配合该部分功能的实现，系统还开发了计算机控制的升降旋转行走机械模块，以步进电机、减速器、PLC 小齿履带的组合构成换能器运动系统，通过高精度的控制可以提高运动定位准确性，提高实验结果的准确率，机械具有四个自由度，可以进行X方向Y方向Z方向以及以绕下降轴杆为中心线的旋转运动;
(2)在水声测量实验的层次上，又开发了相关的水下声学信号处理模块，能够根据软件设计，随意配置发射不同的声学信号波形，包括一些常规的探测信号以及特殊的编码信号，同时考虑到二次开发实验的需要，也设计了外接口，能够支持软件生成的任意波形的发射，除过支持多种数据格式外，也支持matlab文件，wav文件格式等多种格式;该模型将发送和处理串联起来，便于让同学建立整体信号处理由发到收和处理的综合认识，来帮助同学掌握和了解声学信号原理;
(3)水下声学信号综合处理系统的另外一部分功能属于学科拨高实验，提供了利用水下声学进行无线通信的实验和算法开发，鉴于同学们很多把概念仅仅停留于无线电通信，为了让学生建立利用声学信号的无线通信概念，实验系统开发了水下声学通信模块，能够进行水下声学的无线通信实验，采用纯软件无线电的思路，通信信号的调制和解调全部采用软件处理，通过将信源(文字或图片)编码后进行调制，产生通信信号，再由换能器发射，接收端收到通信信号后，通过软件方式进行解调，解码等恢复出原来发送的文字或图片信息;发送模块的设计采用开放式设计思想，声学通信信号可由同学自行设计并生成多种调制波形，采集的数据可以离线进行处理，这样能够增强学生对通信原理、水声通信等相关课程的理论理解能力;同时该实验环节可通过无线远程控制的方式进行。
(4)拔高学科实验的另外一个内容就是水下目标的定位与识别，开发了相关的软件仿真，能够进行水下目标的定位以及船舶辐射噪声等信号的识别，通过这个简单的应用实例来帮助同学们理解声纳等水下声学设备的机理和功能，激发同学们对水下声学设备的兴趣，激励其更好的学习专业知识。同时该系统还能够与机械控制系统配合工作，这样可以测量一些运动情况下的声学特新。
作品名称：水下声学信息处理综合实验设备
学校或单位：江苏科技大学
