海洋界面声散射特性极其影响机理研究是海洋水声学研究的重要内容,也是当今海洋领域的前沿科学问题。为了展开海洋界面声散射特性实验测量和研究,在国家重大科研仪器研制项目“海洋界面中频声散射特性测量系统研制”的支持下,本文以其中“声散射接收潜标子系统研制”的子课题展开了单通道自容式声波采集系统的设计。单通道自容式声波采集系统是声散射接收潜标子系统的核心。因此,开展单通道自容式声波采集系统的设计,具有重要的科研价值。本文针对接收潜标采集节点的各项技术指标,提出了单通道自容式声波采集系统的总体方案。单通道自容式声波采集系统主要包含两部分:宽频水听器和采集存储模块。宽频水听器作为接收声信号的传感器,将接收反射的声波信号转化为电信号。本论文采用的是宽频水听器,能接收1～20KHz范围的声波信号。采集存储模块,将水听器转化的电信号数字量化,并将采集的数据采用micro SD卡稳定存储。本文主要研究内容如下:针对海洋界面声散射信号的特点,设计了采集前端低通、高通滤波放大电路,使用高速度24位Δ-Σ模数转换器和高性能低功耗微控制器,实现数据高速采集和高性能存储,从而提高了采集存储的性能。自容式声波采集存储系统采用STM32F207作为主控核心,使用SDIO高速接口传输存储数据至SD卡中,同时,配合DMA通道提高CPU工作的实时性,满足系统高速度大容量数据的要求;使用SPI硬件接口读取AD7767完成模数转换,实现海洋声波信号的采集;采用I2C接口通过LTC2945获取系统电压电流信息以及通过CDCE913的PLL达到控制采样频率的目的。通过自定义通信链路层协议保证与上位机双向可靠通信。考虑采集系统实时性要求,利用可移植可裁剪的Free RTOS实时操作系统,实现了单通道自容式采集存储系统的四个任务:数据写入任务、系统工作状态上传任务、通信数据解析任务和上位机命令处理任务。数据写入任务是基于移植FAT32文件系统的条件下,完成数据量的存储功能,通过硬件设计达到大容量达128GB的数据容量;系统工作上传任务获取系统运行的工作电压电流,确保设备正常工作;通信数据解析任务采用可靠的有限状态机实现命令的接收,接收到的任务表实现了采集起始时间和采样频率的设置;上位机命令处理任务完成了命令处理的要求。在软硬件设计的基础上,开展了相关的测试。测试结果表明,本文设计的采集存储系统工作正常,功耗较低,可为课题后续研究提供数据支撑。