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研究生： 黃郁翔
Huang, Yu-Xiang
論文名稱： 嵌入式運算技術應用於水下聲響量測與應用
Study on the Embedded computing for underwater Acoustic Measurement and it's application
指導教授： 趙儒民
Chao, Ru-Min
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 113
中文關鍵詞： 水中聲學 、水下麥克風
外文關鍵詞： underwater acoustic, hydrophone
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    • 　　吾人結合嵌入式系統，應用於水下訊號傳遞及聲波量測，以建立一套水下通訊技術。經由訊號處理能精準的辨識指令，在水下做遠距離的通訊傳輸，進一步以此系統控制水下載具達到海下遙測為目的。
    在系統硬體方面，整合所需設備於水密箱中，使系統能完全獨立於海下自行作業，且自動開關機執行程式作訊號的接收與指令的辨識。軟體方面改善前人所用的訊號分析程式，有效利用通訊指令來控制水下系統，依指令擷取所量測的資料。

    　　本實驗於本系拖航水槽及高雄外海成功的完成初次遠端通訊及控制之驗証，亦於拖航水槽完成改善程式後所需之應有測試，以証實指令辨識率有效的提高。本系統在面對不同需求時，具彈性化的設計，不論是獨立作水文探測記錄或是結合自動控制的領域，都有極大的發展空間。

    　　同時為了能順利配合自行研發的水下微感測器，而建立一套微感測器量測系統，能方便於空氣中及水中進行訊號量測，且快速量測出感測器的共振頻率及靈敏度，亦可支援國人自製感測器之測試應用。

    　　Under water environment, sound wave is the main medium of signal transmission. Nowadays, the water communication technology has made progress gradually and every country is active to develop water technology and both of domestic and foreign scholars are also active to devote to the field of water technology.

    　　Thus, we use water communication technology, combining with embedded system, to apply to water communication transmission and sound wave measurement. By signal processing to identify orders, we can conquer obstacles of water communication against long distance and further make this system control underwater vehicle reach water telemeter and signal treatment and make system “on” and “off” according to setting and perform automatically program measurement . This experiment completes successfully goals of long range communication and control in the water trough in our department and Kaohsiung open sea. When facing different requirement, whether independent hydrology surveying record or field of combining automatic control , it has enormous development space.

    　　At the same time, in order to match with underwater micro-sensor smoothly, we establish one set of micro-sensor measurable system to measure signal in the air and water and to measure rapidly resonance frequency and sensitivity of sensor and to support measurable application of our made sensor.

    摘要.......................................................................Ｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ.........................................................ＩＩ 誌謝...................................................................ＩＩＩ 目錄.....................................................................ＩＶ 圖目錄.................................................................ＶＩＩ 表目錄...............................................................ＸＩＩＩ 第一章 　緒論............................................................１ 　　　　　１．１　研究動機.................................................１ 　　　　　１．２　文獻回顧.................................................２ 　　　　　１．３　研究方法.................................................３ 　　　　　１．４　論文架構.................................................４ 第二章 　水下通訊系統....................................................５ 　　　　　２．１　通訊理論.................................................５ 　　　　　２．２　編碼/解碼................................................８ 　　　　　２．３　建立字母波形檔.........................................１０ 　　　　　２．４　訊號處理方法...........................................１１ 　　　　　２．５　字母辨識...............................................１３ 　　　　　２．６　水下聲響通訊系統實驗設備...............................１５ 　　　　　２．７　發射端程式.............................................１８ 　　　　　２．８　接收端程式.............................................１９ 第三章 　子系統測試與評估..............................................２２ 　　　　　３．１　麥克風測試.............................................２２ 　　　３．１．１　水下聲響通訊系統實驗設備....................２３ 　　　３．１．２　收發程式....................................２６ 　　　３．１．３　ｄＢ值計算方式..............................２９ 　　　３．１．４　實驗結果....................................３０ 　　　 ３．１．５　結果與討論..................................３４ 　　　　　３．２　單板電腦介紹與測試.....................................３５ 　　　　　３．３　電力測試...............................................３７ 　　　　　３．４　溫度測試...............................................３８ 　　　　　３．５　模擬水中收發情況.......................................４１ 　　　　　３．６　定時開關機及排程測試...................................４５ 第四章 　水密箱設計....................................................４６ 　　　　　４．１　水密箱相關計算.........................................４６ 　　　　　４．２　防水及抗壓測試.........................................５３ 第五章 　嵌入式整合系統實驗結果與分析..................................５５ 　　　　　５．１　實驗目的、方法及步驟...................................５５ 　　　　　５．２　實驗設備...............................................５６ 　　　　　５．３　拖航水槽的結果.........................................５８ 　　　　　５．４　搭乘海研三號至高雄港外海的實驗結果.....................６３ 　　　　　５．５　接收端程式修改與測試...................................７１ 第六章 　水下微感測器測試系統..........................................８０ 　　　　　６．１　實驗設備的架構.........................................８０ 　　　６．１．１　空氣環境下的實驗架構........................８４ 　　　６．１．２　水下環境的實驗架構..........................８６ 　　　　　６．２　實驗原理與方法.........................................８８ 　　　　　６．３　微感測器測試系統驗証...................................９０ 第七章 　結果與討論....................................................９２ 　　　　　７．１　結果與討論.............................................９２ 　　７．２　未來展望...............................................９７ 參考文獻.................................................................９８ 附錄Ａ 使用Ｂ＆Ｋ８１０３記錄各字母之頻譜圖............................１００ 附錄Ｂ 使用Ｂ＆Ｋ８１０４記錄各字母之頻譜圖............................１０７

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    下載圖示 校內：2006-09-02公開
    校外：2015-09-02公開
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