测距实验 闫西荡 - 西北工业大学

1、 声呐原理实验报告 题 目: 水下声波测距 学 院: 航海学院 班 级: 03050601 姓 名: 闫西荡(063528) 日期：2009年11月一、实验目的：1. 了解声波测距所用仪器设备的种类和使用方法。2. 掌握匹配滤波器的原理，学会运用匹配滤波方法。3. 测定两接收换能器之间的距离。二、实验方案设计：1.实验设备计算机及相关软件，功率放大器，发射换能器，接收换能器2个，D/A转换器，A/D转换器2.实验设计方案由计算机的Matlab程序给出线性调频信号，调频频率为6K-7KHz，脉宽为10ms，脉冲重复周期为1s。信号经过D/A转换和功率放大送入发射换能器。在距离声源不同距离处放置两

2、个接收换能器，所接收信号经过放大和A/D转换送入计算机并存储起来。保持通道1的放大倍数不变，降低通道2的放大倍数，重复上述实验。三、数据处理1. 用匹配滤波方法检测信号后沿根据匹配滤波原理，对实信号s(t),加入噪声后通过脉冲响应函数为h(t) = s(T - t)的滤波器，则输出在T时刻达到信噪比最大。根据信号模型可得匹配滤波器的脉冲响应如下: 将一个接收脉冲通过匹配滤波器，其输入和输出如下：从图中可以看出匹配滤波器输出最大时正是脉冲后沿。2. 不同信噪比时的脉冲后沿检测在降低通道2的放大倍数时，由于量化误差等原因，会造成接收信号信噪比降低，下面给出不同信噪比时匹配滤波的结果： 可以看出，随

3、着信噪比的降低，匹配滤波器的输出减小，但是峰值仍然出现在脉冲后沿，检测性能没有下降。 3. 距离计算对于每个脉冲，根据两路信号通过匹配滤波器后出现峰值的时间差和声速，可以求出两水听器匹配之间的距离。取4次的均值做为测得的距离。利用MATLAB程序求得:d = 6.4012m四、实验源程序代码：function ua_exp(file_n)c = 1500;fs = 100000;p_w = 0.01;T = 1;T1 = 4;load Transmitted_pulse_fs100k.mat;h = fliplr(pulse);eval(load ,file_n);y1 = filter(h,

4、1,Data1_AI_0_U);y2 = filter(h,1,Data1_AI_1_U);m_y1 = max_index(y1);m_y2 = max_index(y2);a_ = mean(m_y2 - m_y1);disp( use ,file_n, d = ,num2str(a_/fs*c),m);subplot(1,2,1);plot(m_y2(1) - p_w*fs - 2000):(m_y2(1) + 2000)/fs,Data1_AI_1_U(m_y2(1) - p_w*fs - 2000):(m_y2(1) + 2000);xlabel(Time/s);ylabel(Amp

5、litude/V);title(接收信号(channel 2,局部);subplot(1,2,2);plot(m_y2(1) - p_w*fs):(m_y2(1) + p_w*fs)/fs,y2(m_y2(1) - p_w*fs):(m_y2(1) + p_w*fs);xlabel(Time/s);ylabel(Amplitude/V);title(匹配滤波(channel 2);endfunction y = max_index(x)index_a = find(abs(x) 0.9*max(abs(x);a = abs(x(index_a);b = index_a(1);for i = 2:length(a); if index_a(i) - index_a(i - 1) 1/2*100000; b = b index_a(i); else if