發(fā)布時間：2020-07-23 03:22

【摘要】：投棄式海流剖面測量技術(shù)已成為當(dāng)今國際上進行海流環(huán)境監(jiān)測的高新技術(shù)之一,而我國在這方面的研究則剛剛起步。該方法通過測量海水運動切割地磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電場,來探測海流運動規(guī)律。在地磁場穩(wěn)定的情況下,海流感應(yīng)電場的大小主要取決于海流的速度,故通過測量海流產(chǎn)生的感生電場,就可以了解海流的大小,從而研究海流的運動特征,XCP投棄式海流剖面儀正是基于此原理設(shè)計而成。目前,掌握該技術(shù)的國家僅有美國,其與日本共同壟斷了 XCP產(chǎn)品,并對非盟友國家實行技術(shù)封鎖,自主開發(fā)XCP技術(shù)對我國進行海洋科學(xué)調(diào)查、軍事海洋動力環(huán)境觀測和特殊海域動力環(huán)境觀測具有重要意義。本論文分析了海流感生電場的基本原理,提出了投棄式海流電場剖面儀的技術(shù)方案,并根據(jù)投棄式海流電場剖面儀的實際需求,研發(fā)了 XCP海流電場傳感器,并通過XCP探頭的自旋轉(zhuǎn)(16r/s),實現(xiàn)了將海流電場信號AM調(diào)制并頻移至海流電場傳感器的超低噪聲頻段,解決了在高噪聲背景下快速測量納伏級微弱海流電場信號。本論文設(shè)計實現(xiàn)了 XCP探頭前端弱信號處理電路,對海流電場微弱信號進行濾波提取的同時可實現(xiàn)對海流電場同向分量進行硬件電路補償,在一定程度上克服了 XCP探頭下沉引起感生電場的強干擾。在XCP探頭內(nèi)部采用SoPC技術(shù)實現(xiàn)對海流電場信號、羅盤線圈信號和溫度信息的快速測量及其數(shù)字化處理,并將數(shù)字信息以UART協(xié)議及LVDS物理層數(shù)傳方式發(fā)送到XCP浮筒端,開創(chuàng)了長度2km、直徑0.1mm漆包線動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),解決了 XCP探頭和XCP浮筒之間的數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸問題。本論文根據(jù)XCP探頭所采集的海流電場信號與羅盤線圈信號的同相分量、正交分量、基線量數(shù)據(jù),研究了 XCP海流數(shù)據(jù)處理方式,從而計算出了海流的東向與北向相對速度分量。采用所研發(fā)的XCP,進行了 3航次的海洋試驗,積累了 XCP海試經(jīng)驗,并在我國南海海域首次采集到海面至海下千米深度的XCP海流電場信息和海洋溫度信息。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：P716
【圖文】：

假設(shè)海水的流動只出現(xiàn)在海表面，建立直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點位于海面，少逡逑軸的方向為海流的流動方向，Ｘ軸方向的海流為０，ｘ軸和ｙ軸均位于海面，ｚ軸方逡逑向垂直海面向上，Ｘ、＞；、ｚ符合右手螺旋（如圖２－１所示）。假設(shè)理想化的海流模逡逑型的流速分布為（其中Ｚ／與0為海水的某一深度處，0比＾深，以上海洋表面海逡逑流速度設(shè)定為６，Ｚ２以下海流速度設(shè)定為０，海平面位于Ｚ＝０處，因Ｚ軸方向向上，逡逑９逡逑

（ａ）水平海流沿ｙ方向邐（ｂ）等效電路逡逑２．１．３邋ＸＣＰ測量原理逡逑圖２－３邋（ａ）所示為一個沿ｙ方向的水平海流，海流的寬度為ａ，海流的模型逡逑由除底沉積物外相互隔離的Ｍ層組成。海流感生的電流可用圖２－３邋（ｂ）所示的逡逑等效電路圖來描述。該電路圖包括各海流層的電壓源ｅ，、電阻Ｒ，、垂向電阻ｒ，逡逑以及海底介質(zhì)的等效電阻ＲＮ。因此，％邐—、＆＝１且６，邋＝Ｆ＇．ａ。一般地，逡逑ｃｊＤｊ邋0）ａ逡逑在海流中Ａ邋？ｆｌ，孕＞＞Ｇ，所以可忽略此時，Ａ、Ｂ兩點的電壓為逡逑±ｅ，ａｌＲ，風(fēng)從逡逑（２－ｉ0）逡逑７＝１逡逑＾ａｂ邋＝Ｆｚａ＊Ｖ逡逑－ｙ＜ｊ邋ｖ．逡逑名義上為海流的平均速度，它與各層海水電導(dǎo)率和各層海流的逡逑速度有關(guān)。因此，在某層海流中，海流沿ｙ方向距離為Ｌ的兩點間的電位差為逡逑ＡＯ，＝仄邋＿邐＝仄

２．２．２積分方程法的模擬結(jié)果與分析逡逑１、理論模型逡逑在進行數(shù)值模擬中，建立如圖２－６所示模型。圖中ＡＢ、Ａ’Ｂ’為電偶極子，逡逑電流為１０００Ａ，頻率為０、０．０００１、１Ｈｚ。異常體置于電阻率為０．３３Ｑ＊ｍ的無限逡逑海水中。探頭的電導(dǎo)率為0Ｓ／ｍ，觀測平面為ｚ＝１０００ｃｍ平面。探頭短軸直徑分逡逑別為１、２、４、５、６、１０和２０ｃｍ，長軸直徑為５２ｃｍ。對探頭模型進行了網(wǎng)格剖逡逑分，剖分網(wǎng)格數(shù)為：４０ｘ４０ｘ５２邋（圖２－７）。逡逑＼／邐探頭邐＼逡逑Ａ邋ｔ邐邐ｉ邐邐邐］邐＾邋＿邋ｊＢ，逡逑１邐0邐１邐１０００ｃｍ逡逑｜邋ｊ邐卜“邐！邋！逡逑＾邐１０００ｃｍ邐＋邐５ｃ．邐＾邐咖—邐＾邋Ｉ逡逑ｌＯｃｉｎ逡逑：０ｃｍ逡逑圖２－６正演模型示意圖逡逑２２逡逑

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳卓;劉波;;基于XCP協(xié)議的擁塞控制研究[J];計算機工程;2006年04期

2 賈志成;郭麗娟;李永軍;陳雷;;XCP調(diào)頻波脈沖計數(shù)鑒頻系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)[J];自動化與儀表;2010年01期

3 靳曉飛;張良;張欣;;純電驅(qū)動整車控制器XCP標(biāo)定系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J];汽車工程學(xué)報;2014年05期

4 邢國穩(wěn);薛勝軍;;基于XCP與VCP的擁塞控制性能比較分析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(信息與管理工程版);2008年05期

5 劉泓昊;康南生;許慧;程銀魁;;基于NS2的XCP快速啟動研究[J];計算機仿真;2008年12期

6 ;國內(nèi)首臺XCP儀表十六烷值儀落戶獨石化[J];石油化工應(yīng)用;2018年09期

7 劉寧;張瑞;陳文義;張曼曼;陶金亮;;XCP投棄式海洋探頭阻力系數(shù)數(shù)值計算及試驗研究[J];海洋技術(shù);2010年04期

8 王昆;;XCP協(xié)議的仿真分析[J];微型機與應(yīng)用;2009年19期

9 張慧翔;戴冠中;姚磊;潘文平;;一種增強XCP協(xié)議在多瓶頸網(wǎng)絡(luò)拓撲環(huán)境下性能的方法[J];計算機科學(xué);2008年12期

10 賈志成;史正妍;程敏;張艷;李永軍;;XCP系統(tǒng)中微弱信號采集放大電路的設(shè)計與實現(xiàn)[J];測控技術(shù);2013年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張啟升;XCP投棄式海流剖面儀研制[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

2 程雙梅;高速傳輸協(xié)議XCP性能分析及其與傳統(tǒng)TCP協(xié)議互聯(lián)的研究[D];上海交通大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李瞳;基于電鍍制備技術(shù)的XCP電場傳感器研制[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2018年

2 李巖;基于XCP協(xié)議的標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];吉林大學(xué);2012年

3 祝長松;基于XCP系統(tǒng)的頻分復(fù)用有線載波通信技術(shù)的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

4 王昆;基于XCP協(xié)議的擁塞控制算法研究[D];西南交通大學(xué);2008年

5 呂品;XCP協(xié)議在發(fā)動機嵌入式軟件開發(fā)中的應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2012年

6 屈美榮;基于XCP協(xié)議的擁塞控制算法研究[D];遼寧大學(xué);2011年

7 王文洋;在XCP云環(huán)境中構(gòu)建可信的基于Web的遠程桌面[D];華南理工大學(xué);2015年

8 程春桃;XCP協(xié)議在電控柴油機標(biāo)定系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];長安大學(xué);2011年

9 陶小梅;XCP協(xié)議的改進研究[D];廣西師范大學(xué);2005年

10 郭榮春;DTE模型在XCP系統(tǒng)中設(shè)計與實現(xiàn)[D];東華大學(xué);2012年

本文編號：2766780