發(fā)布時間：2017-10-05 16:26

  本文關(guān)鍵詞：基于水下滑翔機的湍流觀測儀研制

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【摘要】：海洋湍流混合過程對大洋熱鹽環(huán)流具有重要調(diào)控作用。因此海洋湍流混合特征量如湍動能耗散率等物理量的定量刻畫，主要通過現(xiàn)場湍流觀測來實現(xiàn)。為滿足長期連續(xù)海洋湍流混合觀測資料的迫切需求，本文研制了基于水下滑翔機的湍流觀測儀。利用水下滑翔機移動平臺測量海洋湍流的優(yōu)點是自主化程度高，測量過程不需要人員操作而且不受船時海況的影響并可以長期大范圍連續(xù)觀測。 本文主要從滑翔機殼體設(shè)計、電子系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)據(jù)消噪處理算法三個方面來介紹基于水下滑翔機的湍流觀測儀研制。并且通過實驗室試驗和湖試對研制的儀器和觀測平臺進行了科學驗證以及對整個系統(tǒng)性能指標進行評估和驗證。 首先湍滑翔機殼體設(shè)計主要包括：導流罩設(shè)計，耐壓殼體設(shè)計和傳感器安裝位置設(shè)計。導流罩設(shè)計成流線型，目的是減小滑翔機的阻力和保護耐壓殼體。耐壓殼體（或儀器艙）主要用于承受水下壓力，，并且為內(nèi)部安裝的傳感器和電路系統(tǒng)提供水密空間。根據(jù)湍流觀測原理以及后續(xù)數(shù)據(jù)處理算法對傳感器合理安裝位置進行設(shè)計。 其次是電子系統(tǒng)設(shè)計主要包括低噪音模擬信號調(diào)理模塊；多通道高速數(shù)據(jù)采集模塊；大容量數(shù)據(jù)存儲模塊；低功耗電源管理模塊。低噪音模擬信號調(diào)理模塊主要將傳感器產(chǎn)生的微弱信號進行放大，濾波和阻抗匹配，降低信號在模擬通道傳輸時損耗。多通道高速數(shù)據(jù)采集模塊主要對模擬信號進行高速A/D轉(zhuǎn)換，并通過大容量存儲模塊對數(shù)據(jù)進行存儲。電源管理模塊為各個模塊合理分配電源降低整個電子系統(tǒng)功耗，達到長期觀測的目的。 對于觀測湍流信號易受到平臺振動的影響，提出了基于維納濾波的數(shù)據(jù)消噪處理算法，基于剪切信號與加速度信號的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)，去除剪切信號的振動噪聲，獲得有效的湍流觀測數(shù)據(jù)。 最后為了驗證儀器的有效性和穩(wěn)定性，設(shè)計了耐壓試驗，電子系統(tǒng)可靠性試驗和滑翔機配平試驗，并進行了千島湖試驗，試驗結(jié)果表明基于滑翔機的湍流觀測儀能到達湍流觀測要求以及消噪處理算法的準確性。
【關(guān)鍵詞】：湍流觀測 水下滑翔機 數(shù)據(jù)采集 維納濾波
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.941;P716.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國外現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題來源及研究意義15-17
• 1.3.1 課題來源15-16
• 1.3.2 研究意義16-17
• 1.4 論文主要內(nèi)容17-18
• 2 湍流觀測儀總體設(shè)計18-30
• 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計18-22
• 2.1.1 滑翔機殼體設(shè)計18-19
• 2.1.2 電子系統(tǒng)設(shè)計19
• 2.1.3 測量平臺比較19-22
• 2.2 傳感器選型22-28
• 2.2.1 剪切流傳感器22-25
• 2.2.2 姿態(tài)加速度傳感器25-27
• 2.2.3 壓力傳感器27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 3 滑翔機殼體設(shè)計30-40
• 3.1 低水阻導流罩設(shè)計30-31
• 3.2 耐壓艙及水密設(shè)計31-37
• 3.2.1 耐壓艙設(shè)計31-35
• 3.2.2 水密設(shè)計35-37
• 3.3 傳感器安裝設(shè)計37-38
• 3.3.1 剪切流傳感器安裝設(shè)計37
• 3.3.2 姿態(tài)傳感器安裝設(shè)計37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 4 電子系統(tǒng)設(shè)計40-54
• 4.1 電子系統(tǒng)總體設(shè)計40-41
• 4.2 硬件設(shè)計41-50
• 4.2.1 高速主控模塊41
• 4.2.2 低噪音信號調(diào)理模塊41-42
• 4.2.3 多通道數(shù)據(jù)采集模塊42-46
• 4.2.4 大容量數(shù)據(jù)存儲模塊46-49
• 4.2.5 電源控制模塊49-50
• 4.3 軟件設(shè)計50-52
• 4.3.1 軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計50
• 4.3.2 應(yīng)用層架構(gòu)50-51
• 4.3.3 采集模塊軟件設(shè)計51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 5 基于維納濾波的數(shù)據(jù)消噪處理算法54-60
• 5.1 維納濾波的基本原理54-56
• 5.2 基于維納濾波的消噪算法56-58
• 5.3 處理流程58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 6 實驗室試驗及千島湖試驗60-70
• 6.1 實驗室試驗60-62
• 6.1.1 儀器艙耐壓性及水密性試驗60
• 6.1.2 電子系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗60-61
• 6.1.3 滑翔機配平試驗61-62
• 6.2 千島湖試驗62-68
• 6.2.1 試驗?zāi)康?/span>62-63
• 6.2.2 試驗方案63
• 6.2.3 試驗過程63-64
• 6.2.4 數(shù)據(jù)分析及試驗結(jié)論64-68
• 6.3 本章小結(jié)68-70
• 7 全文總結(jié)及工作展望70-72
• 7.1 總結(jié)70-71
• 7.2 展望71-72
• 參考文獻72-73
• 致謝73-74
• 個人簡歷74-75
• 發(fā)表的學術(shù)論文75-76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張濤;左謹平;馬華玲;;FatFs在32位微控制器STM32上的移植[J];電子技術(shù);2010年03期

2 趙吉浩;高艷波;朱光文;葛運國;;海洋觀測技術(shù)進展[J];海洋技術(shù);2008年04期

3 劉素花;龔德俊;徐永平;李思忍;;SD卡在海洋數(shù)據(jù)存儲中的應(yīng)用[J];海洋科學;2009年03期

本文編號：977813