Förförstärkare till hydrofoner etc
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc.
Termiska bruset går också ner om man kyler komponenterna..
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc.
Typ havsvatten? 
Lite data på hydrofonen i form av frekvensområde, spänning, impedans osv vore bra.
Lite data på hydrofonen i form av frekvensområde, spänning, impedans osv vore bra.
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Hittade lite om hur olika material i piezoelement reagerar på deformation:
pnnl.gov: Piezoelectric Materials Used in Underwater Acoustic Transducers
Detta dokument från Analog.com är dock det mest intressanta:
analog.com: Section 5, High impedance sensors
Några slutsatser som kan dras är väl att hydrofoner ger en laddning som utsignal samt har hög impedans. Kikar man dessutom noga på analog.com:s exempel så är de extremt lika Barlows konstruktioner.
pnnl.gov: Piezoelectric Materials Used in Underwater Acoustic Transducers
Detta dokument från Analog.com är dock det mest intressanta:
analog.com: Section 5, High impedance sensors
AD743 AD745In sonar applications, a piezo-ceramic cylinder is commonly used as the active
element in the hydrophone. A typical cylinder has a nominal capacitance of around
6,000 pF with a series resistance of 10 Ω. The output impedance is typically 10^8 Ω or
100 MΩ.
Since the hydrophone signals of interest are inherently AC with wide dynamic
range, noise is the overriding concern among sonar system designers. The noise floor
of the hydrophone and the hydrophone preamplifier together limit the sensitivity of
the system and therefore the overall usefulness of the hydrophone. Typical
hydrophone bandwidths are in the 1 kHz to 10 kHz range. The AD743 and AD745 op
amps, with their low noise figures of 2.9 nV/ Hz and high input impedance of 1010 Ω
(or 10 GΩ) are ideal for use as hydrophone amplifiers.
Några slutsatser som kan dras är väl att hydrofoner ger en laddning som utsignal samt har hög impedans. Kikar man dessutom noga på analog.com:s exempel så är de extremt lika Barlows konstruktioner.
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Det skrivs om att det vore bra att kunde ändra på filter, potentiometer osv.
Detta är inte förenligt med enheter som ska tåla lite vattentryck! Visst kan man täta - men man måste öppna varje gång man ska ändra och tätningen lär bara fungera de första par gångar innan den ger upp.
Dessutom är potentiometer brusiga och benägna att korrodera på kontaktytorna.
Jag hade vald en lösning med en förförstärkare med ett filter i som är ställd till en låg frekvens så att det som definitivt är skräp rensas bort. Vill man filtrera ytterligare kan man göra det EFTER förförstärkaren, därmed kan man bygga en tät enhet med stabila komponenter som fungerar i alla lägen.
Detta är inte förenligt med enheter som ska tåla lite vattentryck! Visst kan man täta - men man måste öppna varje gång man ska ändra och tätningen lär bara fungera de första par gångar innan den ger upp.
Dessutom är potentiometer brusiga och benägna att korrodera på kontaktytorna.
Jag hade vald en lösning med en förförstärkare med ett filter i som är ställd till en låg frekvens så att det som definitivt är skräp rensas bort. Vill man filtrera ytterligare kan man göra det EFTER förförstärkaren, därmed kan man bygga en tät enhet med stabila komponenter som fungerar i alla lägen.
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
En liten kik på exempel:
En val verkar kunna ge cirka "101 to 157 dB re 1 μPa (mean 128 dB, s.d. 15 dB)" sid 3 (navymarinespeciesmonitoring.us: Estimating sound pressure levels that acoustically detected beaked whales were exposed to during a US Naval training event in Hawaiian waters Feb 2011)
Känsligheten verkar kunna ligga på runt 30 - 2000 µV/Pa. utwente.nl: Product Data Hydrophones — Types 8103, 8104, 8105 and 8106
Med sämsta valen ger 101 dB re 1 µPa och sämsta hydrofonen ger då 1 Pa => 30 µV. Det borde bli:
10^(101/20) * 10^(-6) * (30*10^(-6)) = 3.4 µV
I bästa fall:
10^(157/20) * 10^(-6) * (2000*10^(-6)) = 0.14 V
Svårt att komma mycket längre utan att veta hur höga ljuden är, känslighet på den specifika hydrofonen, spänningsområde för A/D omvandlaren, antal bitar i omvandlingen osv.
En val verkar kunna ge cirka "101 to 157 dB re 1 μPa (mean 128 dB, s.d. 15 dB)" sid 3 (navymarinespeciesmonitoring.us: Estimating sound pressure levels that acoustically detected beaked whales were exposed to during a US Naval training event in Hawaiian waters Feb 2011)
Känsligheten verkar kunna ligga på runt 30 - 2000 µV/Pa. utwente.nl: Product Data Hydrophones — Types 8103, 8104, 8105 and 8106
Med sämsta valen ger 101 dB re 1 µPa och sämsta hydrofonen ger då 1 Pa => 30 µV. Det borde bli:
10^(101/20) * 10^(-6) * (30*10^(-6)) = 3.4 µV
I bästa fall:
10^(157/20) * 10^(-6) * (2000*10^(-6)) = 0.14 V
Svårt att komma mycket längre utan att veta hur höga ljuden är, känslighet på den specifika hydrofonen, spänningsområde för A/D omvandlaren, antal bitar i omvandlingen osv.
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Kan uppmätningen av piezoelementet "EDO EC65" enligt diagrammet på sidan 23 antyda i medeltal -160 dBV/µA och därmed 0.01 V/Pa ..?
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Hej alla!
Kul med allt intresse och input!
blueint, det verkar som du tog siffran för hur mycket ljudtryck näbbvalarna utsattes för totalt under diverse övningar med marinen.
Siffror för hur starka klick valar kan producera revideras ganska fortlöpande i takt med att vi hittar nya tekniker, och det revideras ofta uppåt. De senaste siffrorna jag har i huvudet är flasknosdelfiner på 232 dB re 1 µPa @ 1m, och tumlare på 205 dB re 1 µPa @ 1m.
Jag tror, med erfarenhet av jättefina referenshydrofoner från exempelvis RESON, att vid 130 kHz, att jag får vara oerhört nöjd med en hydrofon som har en känslighet på -215 dB, jag skulle vara nöjd med betydligt sämre än så också
Sen var det lite diskussion om potentiometrars eventuella vattentålighet.... Det var nog återigen jag som har lite spretiga tankar, men det kanske är ok så här i visionsstadiet.
Vi har egentligen två olika fall, som båda är relativt intressanta.
Det ena är att man bygger en förstärkare som man har i båten eller så. Där vore det lite synd att inte kunna ändra på förstärkning och filter om det, som jag i min enfald inbillar mig, går att lösa med exempelvis en potentiometer eller kanske en switch som leder strömmen genom olika motstånd. Det kan ju exempelvis vara så att de har en hygglig hydrofon redan.
Det fallet där vi gjuter in hydrofon och förstärkare tillsammans så är det naturligtvis inte så vettigt med potentiometrar etc. Jag har dock arbetat med ett fint system med fyra hydrofoner, där förförstärkare sitter någon halvmeter ifrån hydrofonen i en liten kapsel som går att öppna. Förförstärkarens uppgift där är att balansera upp signalen så att den tar sig igenom ~400m kabel utan att försvinna.
I just det här läget, tror jag att jag är mer intresserad av att bygga en riktig förstärkare som en separat, landbaserad enhet. Sen en hydrofon som en separat enhet.
Återigen, tack för all input, ska försöka hinna med att skriva en sammanfattning och börja löda ihop litegrann
Kul med allt intresse och input!
blueint, det verkar som du tog siffran för hur mycket ljudtryck näbbvalarna utsattes för totalt under diverse övningar med marinen.
Siffror för hur starka klick valar kan producera revideras ganska fortlöpande i takt med att vi hittar nya tekniker, och det revideras ofta uppåt. De senaste siffrorna jag har i huvudet är flasknosdelfiner på 232 dB re 1 µPa @ 1m, och tumlare på 205 dB re 1 µPa @ 1m.
Jag tror, med erfarenhet av jättefina referenshydrofoner från exempelvis RESON, att vid 130 kHz, att jag får vara oerhört nöjd med en hydrofon som har en känslighet på -215 dB, jag skulle vara nöjd med betydligt sämre än så också
Sen var det lite diskussion om potentiometrars eventuella vattentålighet.... Det var nog återigen jag som har lite spretiga tankar, men det kanske är ok så här i visionsstadiet.
Vi har egentligen två olika fall, som båda är relativt intressanta.
Det ena är att man bygger en förstärkare som man har i båten eller så. Där vore det lite synd att inte kunna ändra på förstärkning och filter om det, som jag i min enfald inbillar mig, går att lösa med exempelvis en potentiometer eller kanske en switch som leder strömmen genom olika motstånd. Det kan ju exempelvis vara så att de har en hygglig hydrofon redan.
Det fallet där vi gjuter in hydrofon och förstärkare tillsammans så är det naturligtvis inte så vettigt med potentiometrar etc. Jag har dock arbetat med ett fint system med fyra hydrofoner, där förförstärkare sitter någon halvmeter ifrån hydrofonen i en liten kapsel som går att öppna. Förförstärkarens uppgift där är att balansera upp signalen så att den tar sig igenom ~400m kabel utan att försvinna.
I just det här läget, tror jag att jag är mer intresserad av att bygga en riktig förstärkare som en separat, landbaserad enhet. Sen en hydrofon som en separat enhet.
Återigen, tack för all input, ska försöka hinna med att skriva en sammanfattning och börja löda ihop litegrann
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Är det någon som har tips på en svensk butik som har dessa komponenter till ett billigare pris än ELFA? Jag drar momsen på ELFA eller andra svenska butiker, men, om det finns i utlandet till ett billigare pris än momsfritt i Sverige så fungerar det också
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Anledningen till att jag kikade på valdata och exempel hydrofoner är för att få en uppfattning hur många volt man kan förvänta sig från mätenheten. Det har påverkan på konstruktionen. Och detta i en situation där man troligtvis inte har mätaren 1 meter ifrån valen. Så om du känner till antalet volt får du gärna berätta.
Istället för potentiometer kan man lägga in en D/A omvandlare som bestämmer förstärkningsgrad eller rentav en "digital potentiometer".
Att skicka en analog signal genom 400 meter kabel kan nog också ha sina problem. Ett förslag är en A/D omvandlare i direkt anslutning till hydrofonen som skickar detta som RS-485 eller liknande.
Billigare leverantör är nog till att kolla i reklamlänkarna på EF, Mouser-RSelectronics-Farnell, eller eBay. Det sistnämnda kan ju vara fejkkomponenter så där får man se upp.
Istället för potentiometer kan man lägga in en D/A omvandlare som bestämmer förstärkningsgrad eller rentav en "digital potentiometer".
Att skicka en analog signal genom 400 meter kabel kan nog också ha sina problem. Ett förslag är en A/D omvandlare i direkt anslutning till hydrofonen som skickar detta som RS-485 eller liknande.
Billigare leverantör är nog till att kolla i reklamlänkarna på EF, Mouser-RSelectronics-Farnell, eller eBay. Det sistnämnda kan ju vara fejkkomponenter så där får man se upp.
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Tack för tips!
Det verkar ju vara välsorterat och billigare på både farnell och mouser. Jag tror jag börjar med något enklare konstruktioner som en ren förstärkare utan hydrofon. Ett enkelt highpass filter som jag kanske lägger lite högre upp än i NOAA's design. Det låter ju jäkligt fränt med AD-omvandlare i samma krets, men, det får nog bli utvecklingssteget efter integrerad förförstärkare etc...
Det verkar ju vara välsorterat och billigare på både farnell och mouser. Jag tror jag börjar med något enklare konstruktioner som en ren förstärkare utan hydrofon. Ett enkelt highpass filter som jag kanske lägger lite högre upp än i NOAA's design. Det låter ju jäkligt fränt med AD-omvandlare i samma krets, men, det får nog bli utvecklingssteget efter integrerad förförstärkare etc...
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Kan tipsa om Digikey.com också. De är lite dyrare men har också häftigare komponenter (som t.ex supercap 565-3258-ND på 4375 J).
Förstärkare och A/D i samma kanske är att hoppas högt. Men de kan gott rymmas på samma kretskort. Mät upp brusnivån om du bygger något iaf.
Något i stil med:
Hydrofon --> förstärkare --> A/D --> mikrokontroller --> RS485 --> lång kabel
Ev skulle man kunna slå ihop A/D, mikrokontroller och RS485 om omslagsflankerna är elektriskt tysta nog. Skärmning mellan elektronikens olika steg likt tunermodulen i äldre TV kan vara en lösning för att få till det. Sedan behöver man ha en rejäl lokal kapacitans och regulator för att ge elektrisk energi till det hela.
Förstärkare och A/D i samma kanske är att hoppas högt. Men de kan gott rymmas på samma kretskort. Mät upp brusnivån om du bygger något iaf.
Något i stil med:
Hydrofon --> förstärkare --> A/D --> mikrokontroller --> RS485 --> lång kabel
Ev skulle man kunna slå ihop A/D, mikrokontroller och RS485 om omslagsflankerna är elektriskt tysta nog. Skärmning mellan elektronikens olika steg likt tunermodulen i äldre TV kan vara en lösning för att få till det. Sedan behöver man ha en rejäl lokal kapacitans och regulator för att ge elektrisk energi till det hela.
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Ska man sampla höga frekvenser med vettig upplösning så blir det data mängder av det...
Om man går enligt tumreglen på wikipedia om att hastigheten inte ska överstiga produkten av ledningslängd och datahastighetn inte ska översiga 10^8 för en RS485 lina, så blir det med 400m ledning och 8bitars sampling (lägre kan jag inte tänka mig att det kan accepteras.) Så klarar men en samplingshastighet på 31250Hz. Då kan du i teorin sampla ljud upp till 15kHz. Det duger till tal men inte till valar.
En förförstärkare och en analog signal är nog att föredra.
Det är inte det enda som jag tycker känns tveksamt med Bueints tips. Ta dem med en nypa salt.
Om man går enligt tumreglen på wikipedia om att hastigheten inte ska överstiga produkten av ledningslängd och datahastighetn inte ska översiga 10^8 för en RS485 lina, så blir det med 400m ledning och 8bitars sampling (lägre kan jag inte tänka mig att det kan accepteras.) Så klarar men en samplingshastighet på 31250Hz. Då kan du i teorin sampla ljud upp till 15kHz. Det duger till tal men inte till valar.
En förförstärkare och en analog signal är nog att föredra.
Det är inte det enda som jag tycker känns tveksamt med Bueints tips. Ta dem med en nypa salt.
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
140 kHz analog signal => 280 000 samples/sekund * 12-bit => 3,36 Mbit/s
RS-485 listas som max 36 Mbit/s. RS-422 max 10 Mbit/s.
Alldeles oavsett så lär sampling vid mätkällan och därefter differentiell överföring ge fördelar över analog överföring. Det måste inte ske med RS-485/422, det finns många andra signalstandarder. Man kan dessutom dela upp signalen i flera trådpar, modulera osv och inget är sagt om kabelns egenskaper. Men det är iaf värt att undersöka denna metod.
Detta diagram visar att det går att få över cirka hälften av datamängden med RS-485. Med dubbla linjer får man med allt.
maximintegrated.com: How far and how fast can you go with RS-485?
Det är mycket möjligt att analog överföring är lämpligast i detta fall. Men då får man också med frekvensresponsen och diverse fasförskjutningar i kabeln.
RS-485 listas som max 36 Mbit/s. RS-422 max 10 Mbit/s.
Alldeles oavsett så lär sampling vid mätkällan och därefter differentiell överföring ge fördelar över analog överföring. Det måste inte ske med RS-485/422, det finns många andra signalstandarder. Man kan dessutom dela upp signalen i flera trådpar, modulera osv och inget är sagt om kabelns egenskaper. Men det är iaf värt att undersöka denna metod.
Detta diagram visar att det går att få över cirka hälften av datamängden med RS-485. Med dubbla linjer får man med allt.
maximintegrated.com: How far and how fast can you go with RS-485?
Det är mycket möjligt att analog överföring är lämpligast i detta fall. Men då får man också med frekvensresponsen och diverse fasförskjutningar i kabeln.
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
Dessa har väl några år på nacken men används fortfarande.
För lite filter inställningsmöjligheter se Bruel&kjaer 2626
http://www.bksv.com/products/transducer ... harge/2635 (för batteridrift)
För lite filter inställningsmöjligheter se Bruel&kjaer 2626
http://www.bksv.com/products/transducer ... harge/2635 (för batteridrift)
Re: Förförstärkare till hydrofoner etc
lite mer trådar att hålla reda på men man kanske skulle kunna använda spi med differentiella linjedrivare för att på ett hyfsat enkelt sätt skrämma upp hastigheten!?
inget jag själv provat men i alla fall en idé.
edit: hittade bla detta, google.com/url?..&url=http%3A%2F%2Fwww.ti.com.cn%2Fcn%2Flit%2Fan%2Fslyt441%2Fslyt441.pdf&ei=..&usg=..
www.ti.com.cn/../slyt441.pdf
/n
inget jag själv provat men i alla fall en idé.
edit: hittade bla detta, google.com/url?..&url=http%3A%2F%2Fwww.ti.com.cn%2Fcn%2Flit%2Fan%2Fslyt441%2Fslyt441.pdf&ei=..&usg=..
www.ti.com.cn/../slyt441.pdf
/n
Senast redigerad av blueint 12 juni 2014, 13:50:21, redigerad totalt 2 gånger.
Anledning: urlfix
Anledning: urlfix
