水声数据采集与分析软件的设计与实现

　　1 概述

　　在海上实验中，通常需要利用浮标和潜标等仪器设备采集水声数据。大多数浮标和潜标设备是基于单片机或工控机平台的，因此现有的数据采集的仪器并不适宜直接应用，需要在相应的硬件平台上开发数据采集、存储和处理软件。水声数据采集与分析软件是在DT9836数据采集卡的基础上，利用Microsoft Visual C++2005工具开发的采集和分析水声数据的软件。软件的主要功能是采集水声数据，分析并获得感兴趣的水下目标方位信息。软件具有友好的界面和很强的交互性，方便用户的操作和使用。软件包括两个部分: 水声数据采集软件和水声数据分析与显示软件。如图1所示。

　　2 水声数据采集软件

　　2.1 数据采集单元硬件

　　数据采集单元的主要功能是对水听器阵列信号进行采样、模数转换，之后利用数据采集单元的接口函数发送数据到主控计算机上。数据采集单元采用美国Data Translation公司的DT9836多功能数据采集器。这是一款高性能、多功能的多路数据采集器，内置有12个A/D采样保持电路，能够实现12路数据的同步采样。在采样时钟信号到达之后，数据采集器同时采样12路的模拟输入端，并把采集数据进行模数转换，并按照程序设定顺序存入数据采集器的FIFO(First In First Out)缓冲区。同步采样的电路设计可以消除循环采样所附加的不同时间延迟，能最大限度地保持水听器阵列的原始信号，消除硬件电路带来的不同时延对声呐信号波束形成带来的误差。

　　DT9836数据采集器具有12个16位A/D转换器，支持最大225kSamples/s的采样率，完全符合水听器阵列数据采集的要求，满足后续水声数据处理所需要的采集精度，数据采集器支持程序设置±5V，±10V的输入电压范围。DT9836采集器具有1kByte的FIFO先进先出缓冲区，支持信号的连续采样，采用高速的USB2.0总线与计算机相连，具有很高的数据吞吐率，能高速传输采集到的数据。DT9836采集器是工业级的产品，具有较高的稳定性，支持热插拔，组装灵活方便，适合高速同步数据的采集操作。数据采集器采用单5V直流供电。

　　DT9836的数据采集器内置有嵌入式操作系统，并提供Windows环境下的硬件驱动程序和开发数据采集程序的软件开发包。程序设计过程做到与硬件无关，用户只需理解和掌握DT软件开发包里的函数即可实现对数据采集器的控制编程。利用DT9836的软件开发包可以迅速地开发出数据采集程序，缩短软件开发周期，便于快速搭建水声数据采集平台。

　　2.2 数据采集软件设计

　　数据采集软件的主要功能是调用数据采集器驱动函数，控制采集器采集水听器阵列接收的水声数据，记录采集到的水声数据，并显示数据的时域波形[1]。如图2所示。