解决方案 | 声纳探测器 低噪运放破解水下探测难题

声纳探测器解决方案

总述：

声纳探测器是一种利用声波在水下传播特性来探测目标的设备。它通过发射声波，然后接收目标反射回来的回波，根据回波的时间、频率和幅度等信息，确定目标的位置、形状、大小和运动状态等参数。声纳探测器广泛应用于海洋探测、水下导航、军事侦察、渔业捕捞等领域，是人类探索和利用海洋资源、保障水下安全的重要工具 。

技术瓶颈亟待突破

海洋环境复杂多变，温度、盐度、水流等因素会影响声波传播，导致信号衰减、折射和散射，降低探测精度与可靠性。例如在深海热液区，高温会极大改变声波传播特性，干扰探测。

不同目标声学特性差异大，小目标回波信号弱，难以捕捉和识别；且部分目标会采取降噪措施，增加探测难度。像静音潜艇，其低辐射特征让声纳探测变得棘手。

现有技术在分辨率、探测范围和实时性方面存在局限。如传统声纳难以同时兼顾大范围搜索与高分辨率成像，数据处理速度也制约实时监测能力，无法快速精准分析大量回波数据。

芯佰微解决方案

面对声纳探测器的复杂环境干扰、目标特性差异及技术局限等挑战，芯佰微积极应对。推出如下几款产品，为声纳探测器性能提升提供有力支持。

Amp（运算放大器）

运算放大器在声纳探测器中发挥着关键作用。它能够放大声纳接收到的微弱信号，提升信号强度，便于后续处理；

ADC（高精度模数转换器）

ADC（模拟数字转换器）在声纳探测器中有着不可或缺的作用。声纳探测器接收的声波信号是连续的模拟信号，ADC 能将这些模拟信号转换为数字信号 。数字信号更便于后续数字电路进行处理、存储和分析，极大提高了信号处理的准确性和稳定性。

如下是声纳探测器应用框图：

**Amp推荐CBM8656；

**ADC推荐CBM79AD60G；

芯佰微对此恒温器方案推出了以下产品：

CBM8656是一款运算放大器，具备以下特性参数优势：

低噪声：输入信号频率在10kHz时，噪声仅为 2.7nV/√Hz，在对信号纯度要求高的应用中表现出色，如音频处理、传感器信号放大等。

高直流精度：能够实现高直流精度，对于数据采集、过程控制和 PLL 滤波器等应用，可确保数据准确性和可靠性。

低失真度：总谐波失真加噪声（THD+N）仅为 0.0007%，放大信号时几乎不引入额外失真，能保持信号原始质量。

轨到轨输入和输出：作为电压反馈型轨到轨输入和输出精密运算放大器，可处理接近电源轨的信号，提高了动态范围和信号处理能力。

失调电压漂移低：失调电压漂移典型值为 0.4 µV/°C，最大值为 2.3µV/°C，在温度变化环境中能保持稳定性能。

带宽较大：增益带宽积为 28MHz，转换速率为 11V/μs，能够快速响应信号变化。

温度适应性强：额定温度范围为−40°C 至 + 125°C，可在各种恶劣环境下稳定工作，适用于汽车电子、工业控制等领域。

CBM79AD60G是一款高精度ADC，具备以下特性参数优势：

高分辨率：作为18位的模数转换器，能够提供高精度的模数转换，量化误差极小，在医疗设备、精密仪器等对精度要求高的领域表现出色。

高速采样率：采样率高达 5MSPS，可快速响应输入信号变化，适用于高速数据采集和实时信号处理，能确保数据不丢失，提升处理效率和实时性。

低功耗设计：总功耗仅 64.5mW，有助于减少系统能耗，在便携式设备和电池供电应用中优势明显，且发热量低，可提高系统稳定性和可靠性。

内置转换时钟产生电路：减少外部组件需求，使系统设计更为简洁，降低成本并降低复杂性，同时确保提供稳定的时钟信号，从而保障模数转换的精准度和一致性。

误差校正电路：可自动校正转换误差，进一步提高转换精度，增强系统可靠性，使其在不理想工作条件下也能稳定工作。

良好的交流和直流特性：具备100dB的动态范围，99dB的信噪比，115dB的无杂散动态范围，以及-117dB的总谐波失真，加之微小的线性误差和微分误差，共同确保了信号转换的高品质。

差分模拟输入范围宽：允许±VREF内的任何输入范围，VREF最大值 5V，典型值 4.096V~5V，可灵活适应不同的输入信号。

小型封装与通用性强：采用 QFN-32(5x5) 小型封装，节省空间且便于集成，可广泛应用于通信、工业控制、医疗设备等领域，用户还可根据需求灵活配置。

应用场景

芯佰微依托深厚的专业技术研发实力，精心推出的一系列电子产品，不仅性能强劲，还具备出色的适配性，在水下救援、水下工程以及水下科学研究等诸多领域发挥着至关重要的推动作用 。

（一）水下救援领域：

在水下救援行动中，声纳探测器可用于寻找溺水者、潜水员和其他水下人员的方位和位置。通过发射声波并接收反射回来的声波，确定被困者的位置和状态等信息，为救援行动提供重要支持。

（二）水下工程领域：

在建设水下桥梁、隧道、港口等基础设施时，声纳探测器可用于检测水下地形、地质条件和障碍物，为工程设计和施工提供准确的数据支持，从而确保工程的安全性和顺利进行。

（三）科学研究领域：

海洋生物学家使用声纳来研究海豚、鲸鱼等海洋哺乳动物的行为和生态习性，通过分析它们发出的声波信号，了解其活动规律、群体结构、迁徙路线等。此外，声纳技术还可用于研究海洋中的其他生物和非生物过程。