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實驗名稱:

采礦環境下微地形超聲探測實驗

研究方向：

渾水中的地形探測，不同波形的抗混響能力

實驗內容:

（1）清水中高程值的探測：對兩個探測區（沉積物和礦石）的不同探測點進行標定后，向水池注水，利用不同波形對每個探測點進行探測實驗。然后利用相關法對信號進行處理，計算高程值，與標定值進行對比，計算測深精度。

（2）渾水中高程值探測：啟動葉輪驅動電機，攪動采掘區底質，待運轉穩定后，利用不同波形對每個探測點進行探測實驗。然后利用相關法對信號進行處理，計算高程值，與在清水中的測量值進行對比，分析其測深精度及誤差。提取采集信號中的目標回波及混響，在頻域內進行分析，計算信混比，分析不同信號的抗混響能力。

測試目的：

驗證所設計的最優波形在渾水中的探測精度及抗混響能力，并與常用聲吶信號的探測精度和抗混響能力進行對比

測試設備：

上位機系統、數據采集及保存軟件、任意波形發生器(普源精電DG1022Z)、功率放大器(ATA-2021)、超聲探測電路、數據采集卡（研華1714）。

放大器型號:ATA-2021

實驗過程：

（1）搭建超聲探測系統；

（2）制備不同探測區

（3）向水池中注水；

（4）利用不同超聲波形分別在清水中及渾水中進行探測實驗，進行數據分析。

測試結果：

(1)清水中不同波形探測結果 ：

(2)渾水中不同波形探測結果：

實驗結論：

放大器在該實驗中發揮的效能:驅動壓電陶瓷換能器，功率放大，電路匹配。

選擇該放大器的原因:

在公司進行過實地考察，實測所選擇的ATA-2021，其性能滿足要求（VPP170V，帶寬1.5MHz,功率42.5W），本換能器最小阻抗約為150歐姆，ATA-2021最大電流為0.5A，可以達到的最大電壓為75V，不失真，把電壓調至最大85V時，同樣沒有失真，說明所給的參數0.5A還是有一定余量的，性能不錯。利用中心頻譜為160kHz的壓電陶瓷換能器（海聲科技定制）測試距離為0.5米時，回波峰峰值電壓可以達到4V，實驗室測試距離為1m，回波不經過放大大約為0.1V（發射電壓為vpp140V），總之，經過實驗驗證，本放大器性能十分優越。建議其他用戶根據自己換能器的參數進行選擇。