中国现代教育装备
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 教育科技  
模块化声呐实验教学装置设计与实现
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2020-7-27 18:21:15
  [导读]针对水声工程专业学生难以在有限时间的实验教学过程中完成整套声呐系统的设计,并在实际声呐系统环境下对设计功能电路进行调试的问题,提出并实现了一种模块化的声呐实验教学装置。该装置主要由收发换能器、信号产生模块、功率放大模块、信号调理模块、数据采集模块、信号处理与控制模块、显控模块、接口模块、数据传输模块等部分组成,各模块与底板之间全部采用灵活的可插拔接口设计方案,便于学生后期的开发调试。测试表明,装置稳定性及可靠性均达到了预期设计指标,并已应用于本科生实验教学中,教学效果良好。

  水声工程专业人才培养以声呐系统设计为关键核心内容,并着重围绕这一主题组织开展专业基础理论与实践教学[1-2]。但由于专业声呐系统存在复杂度高、专业性强、研制周期长等特点,本科生难以在实践教学的有限时间里设计并实现一套具备完整功能的声呐系统,这使得水声工程专业的实验教学转为单纯声呐局部功能电路的设计与实现,难以让学生在真正的声呐系统中验证、理解自己所设计功能模块的实际功用,不利于学生建立“声呐系统”的概念,也制约了学生理论联系实际以及综合分析、解决问题能力的培养[3-4]。论文研究开发了一套模块化声呐系统实验教学装置,使学生可根据个人情况选择设计功能模块,在独立完成功能模块设计的基础上,还可以进一步联合实验装置其他模块构建声呐系统,在完整声呐系统中调试与验证自己设计电路的各项指标与功能,使学生能够更好地理解和掌握各功能模块在声呐系统中的作用和工况,同时全面、完整地学习声呐系统的工作原理及操作方法,达到专业特色培养的目的。

  1 实验装置系统构成

  2 系统硬件设计

  3 系统软件设计

  4 系统测试与结果分析

  5 结语

  本文提出并设计了一种模块化声呐实验教学装置,在整个系统设计过程中,各功能模块均采用标准数据接口和便于插拔的技术方案,为学生后续进行软硬件模块化开发和在系统中调试提供了便利条件。在2018—2019年的实验教学中,结合特色专业人才培养需求,将该装置分解为4个主要实验项目(水声发射机的设计及制作、水声接收机的设计及制作、水声采集器的设计及制作、信号传输协议设计),学生只需要完成其中之一的实验项目即可,同时结合装置其他部分进行系统级别的测试,从而达到培养特色专业人才的目的。经过几个学期的使用,装置稳定性及可靠性均达到了预期设计指标,取得了良好的教学效果。

  参考文献

  [1] 张淑娟,殷敬伟,周天,等.水声工程专业电子电路课程设计教学模式研究[J].中国现代教育装备,2018(3):61-63.

  [2] 师学明,李永涛,张兵,等.声呐测深的实验与教学改革浅析[J].实验室研究与探索,2007,26(8):17-19.

  [3] 宋瑞琳.水声工程专业电类基础实验课程的研究与改革[J].实验室科学,2012,15(2):39-41.

  [4] 李秀坤,李琪,高明生.水声工程学院本科人才培养方案的研究与实践[J].商业经济,2008(17):115-116.

  [5] 陈龙,郄小美,马学条.数字电子技术综合性虚拟仿真实验教学改革[J].实验室研究与探索,2017,36(5):110-113.

张淑娟 孙杨 田野 周天

1. 哈尔滨工程大学水声工程国家级实验教学示范中心 2.哈尔滨工程大学水声工程学院


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