基于LabVIEW的參量陣測試系統設計

輸入信號通過運放PA85后，功率得到提高，但輸出的電流較小。為了得到較高的輸出電流，在PA85的輸出端接人由Q1，Q2，Q3和Q4組成的互補對稱式放大器，提升運放PA85的輸出電流。另外，二極管D1和D2構成的保護電路，不但能限制PA85輸入差分電壓低于輸入晶體管基極一發射極的反向擊穿電壓，而且還能起到限制輸入瞬時電流的作用。
2．3 信號接收電路設計
信號接收電路主要包括前端放大電路、帶通濾波電路和末級放大電路，并為換能器接收陣中的四個傳聲器提供電源，如圖5所示。

前端放大電路采用低功耗、高增益和高可靠性等優點的LM324集成運放。該電路實現四路回波接收信號的相加及其放大功能。帶通濾波器由高阻抗運算放大器 (TL082)和RC阻容元件構成，不但起到帶通濾波器的作用，而且具有放大的功能。末級放大電路采用典型的反相放大電路的結構，并通過調節電位器來改變電路的增益，使接收電路的輸出幅值滿足數據采集卡的輸入要求。

3 系統LabVIEW軟件設計
基于LabVIEW開發工具的軟件系統的前面板如圖6所示，可以即時顯示輸入信號、SSB輸出信號以及接收回來的信號，并保存數據供進一步信號處理，如頻譜分析等。

程序設計中需要注意的是：
由于信號發射后，碰到障礙物將反射回來，因此每次發射信號的持續時間不能太長，否則接收的信號與發射的信號會發生混疊，相互干擾，具體持續時間可根據換能器發射陣與障礙物之間的距離來確定；
實驗過程中，發射的超聲的功率比較大，實驗過程不能持續太長，否則對人身體產生影響，因此每次接收回來的數據最好以文件的形式保存下來，供后續處理，如頻譜分析等。

4 結 語
設計的系統以LabVIEW軟件為平臺，與傳統系統相比，系統電路得到大大簡化，而且輸入及載波信號可調，提高了系統的使用效能，更能全面地對聲學參量陣進行測試。實驗過程中，當輸入信號為5 kHz、載波頻率為85 kHz時，在障礙物處能夠聽到聲響，系統也接收到回波信號。也就是說，系統發射的載波調制信號能夠在空氣中自解調，形成差頻信號，而且系統還能實現回波信號的接收，從而證明該系統設計是可行的。
但是該系統還是存在參量換能器的轉換效率低，系統作用距離不長等弊病。因此下一步將從參量陣基本理論下手，通過優化電路，改進換能器陣及信號失真預處理算法等手段，探索提高轉換效率、增大系統的作用距離等的有效方法，使其能更好地應用于水聲探測等領域。